JP3688588B2

JP3688588B2 - Liquid crystal display device

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Publication number: JP3688588B2
Application number: JP2001015122A
Authority: JP
Inventors: 晃史藤原; 智彦山本; 恵一田中; 尚人井上; 秀樹市岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2021-01-23
Also published as: JP2002169139A

Description

【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、アクティブマトリックス駆動型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は、ブラウン管（ＣＲＴ：Cathode Ray Tube）などのディスプレイと比較すると、厚み（奥行き）を格段に薄くできること、消費電力が小さいこと、フルカラー化が容易なことなどの利点を持っている。その利点を活かし、最近では、ノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、各種モニタ、携帯テレビ、またはデジタルビデオカメラの表示部など多岐の分野にわたって用いられている。
【０００３】
ＬＣＤの需要が伸びるにつれ、性能に対する要求も年々高くなりつつある。その中でも現在、重要かつ問題視されているのが、ＬＣＤパネルの消費電力である。昨今、急速に成長している、携帯電話またはＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などのモバイルツールにおいて、ＬＣＤの消費電力の占める割合は大きく、ＬＣＤの低消費電力化は早急に求められている。
【０００４】
現在、ＬＣＤの低消費電力化を行うにあたり様々な対策が考えられている。中でも駆動面からのアプローチとしては、位相変調駆動による低消費電力化が報告されている。位相変調駆動に関しては、特開平４−２９９３８８号公報に開示される。
【０００５】
次に、位相変調駆動について説明する。位相変調駆動は、電圧変動による駆動方法（電圧変動駆動）とは異なり、たとえば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）または薄膜ダイオードなどの能動素子を用いたアクティブマトリックス液晶表示装置を、パルス幅による変調方式で駆動する。前記能動素子は、その電流−電圧特性が急峻でかつ応答性が高いため、画素電極と対向電極との間への電荷蓄積は急速に行われ、電極間の電圧上昇速度が速い。
【０００６】
したがって、画素電極と対向電極との間に印加される電圧は、前記能動素子の駆動信号入力端と対向電極との間に印加した選択電圧のパルス幅に応じて変化する。このため、前記選択電圧パルス幅を画像データに応じて制御すれば、画素電極と対向電極との間に印加される電圧を変化させて画素の透過率を制御し、階調表示を行うことができる。
【０００７】
具体的に図を用いて、電圧変動駆動と位相変調駆動とを説明する。図５は、電圧変動駆動による階調表示方式を説明するためのグラフである。図５に示すように、電圧変動駆動では、画像データに応じて液晶に印加する電圧レベルを変えることによって、画素の透過率を制御し、階調表示を行う。
【０００８】
しかしながら、電圧変動駆動による駆動方法は、選択電圧の電圧値を変化させて階調表示を行うものであるため、駆動信号として、表示階調数と同数の電圧信号が必要であり、表示階調を多くするほど多段階の電圧を出力する電源回路が必要となって駆動回路が複雑化する。さらに、多段階の電圧を入力電圧から作成する際には、オペアンプなどの昇圧・降圧回路によって各設定電圧を作らなければならず、作成する際には必ず電力のロスが生じる。結果、パネルの消費電力は大きいものになってしまう。
【０００９】
次に、位相変調駆動による階調表示方式を説明する。図６は、位相変調駆動による階調表示方式を説明するためのグラフである。図６に示すように、位相変調駆動では、画像データに応じてパルス幅を制御することで、階調表示を行っている。つまり、パルス幅を変えることで、液晶に印加される電力レベルを制御し、階調表示を行うことができる。
【００１０】
位相変調駆動は、電圧変動駆動と異なり、パルス幅変調方式で駆動しているため、電圧変動駆動のように多段階の電圧レベルの駆動信号を用いることなく、２値の電圧のみで階調表示を行うことができる。２値の電圧のみで階調表示ができるということは液晶表示装置の消費電力を低減するのに非常に有効な手段である。なぜなら、前述したように、電圧変動駆動を行う場合には、多段階の電圧レベルが必要となるからである。また、電圧変動駆動において、各設定電圧を作成する際には、オペアンプなどの昇圧・降圧回路による電力のロスが生じる。
【００１１】
これに対して、位相変調駆動であれば階調表示の駆動電圧は２値のみであるから、昇圧または降圧の際の電力ロスもほとんどなく、結果、低消費電力で液晶表示パネルを駆動することが可能となる。このように、位相変調駆動を行うと液晶表示装置を低消費電力で駆動できる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、位相変調駆動には、動作雰囲気の温度変化に応じて、表示品位が変化しやすいという問題点がある。もともと液晶表示装置は動作雰囲気の温度に対して、その表示が変化するのが問題の１つであった。その要因としては、(1) 液晶材料が温度特性を持つ（誘電率、保持率など）、(2) 能動素子が温度特性を持つ、という、２つの要因が考えられる。
【００１３】
この中で、(1) の液晶材料に起因する表示変化は電圧変動駆動・位相変調駆動の両駆動において、ほぼ同様に生じる振舞である。しかしながら、(2) の能動素子の温度特性変化に対する液晶表示装置の振舞が電圧変動駆動と位相変調駆動とでは大きく異なる。以下にその理由を、能動素子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子を例にあげて説明する。
【００１４】
図７は、ＴＦＴ素子を有する液晶表示パネルの１画素分の等価回路図である。ＴＦＴ素子を有する液晶パネルでは、マトリックス状に配置された信号線と走査線との交点に、ＴＦＴ素子が配置され、ＴＦＴ素子のゲートは走査線に、ソースは信号線に、ドレインは液晶容量に接続される。前記液晶パネルにおいて、ゲート電極が選択状態になると、トランジスタは導通し、信号線の映像信号を液晶容量に書き込む。ゲート電極が非選択状態になると、トランジスタはハイインピーダンスとなり、信号線の映像信号が液晶容量に漏れるのを防ぐ。
【００１５】
図８は、ＴＦＴ（ａ−Ｓｉ）のＶｇ−√Ｉｄ特性（Ｖｇ：ＴＦＴ素子のゲート電極に印加される電圧、Ｉｄ：ドレイン電流）の温度依存性を示すグラフである。図８に示す温度特性を見ると、温度上昇に伴ってＴＦＴに流れ込むドレイン電流が増大することが判る。ドレイン電流の電流量が増大するということは、それだけ液晶に流れる電流量が大きくなり、入力信号に対するドレイン電圧の立上りが急峻になるということである。
【００１６】
以上のことを踏まえて、温度変化が生じた際の電圧変動駆動と位相変調駆動とを考えてみる。まず、電圧変動駆動の場合を考えてみよう。図９（ａ）は、温度Ｔ＝Ｔｒ（室温時）の際の階調信号（中間調表示）を示すグラフである。図９（ａ）において、矩形波１で示した信号が入力信号であり、曲線２で示した信号がドレイン電圧である。中間表示は設定時間（書込み時間：１Ｈ）内に設定電圧Ｖａまで達しているものとする。
【００１７】
図９（ｂ）は、温度Ｔ＝Ｔｈ（Ｔｈ＞Ｔｒ）になった時の階調信号（中間調表示）を示すグラフである。図９（ｂ）では、図９（ａ）の状態から温度を上昇させ、Ｔ＝Ｔｈになった時の状態を表す。図９から、温度上昇に伴ってＴＦＴに流れ込むドレイン電流は増大し、入力信号に対するドレイン電圧の立上りが急峻になる様子が判る。
【００１８】
しかしながら、温度上昇によってドレイン電圧の立上りが急峻になったものの、この程度の変化であれば、設定時間（書込み時間：１Ｈ）内に設定電圧Ｖａまで達しているという振舞は変わらない。結果、画素に印加される電圧は温度によって変わらず、ＴＦＴの温度特性起因の階調表示変化はない。もちろん、もっと大きな温度変化による、ＴＦＴ素子の特性変化が起こった場合、電圧変動駆動においても表示は変化する。
【００１９】
次に、位相変調駆動の場合を考える。図１０（ａ）は、温度Ｔ＝Ｔｒの際の階調信号（中間調表示）を示すグラフである。図１０（ａ）において、矩形波１で示した信号が入力信号であり、曲線２で示した信号がドレイン電圧である。中間表示も設定時間（書込み時間：１Ｈ）内に設定電圧Ｖｃまで達しているものとする。
【００２０】
図１０（ｂ）は、温度Ｔ＝Ｔｈ（Ｔｈ＞Ｔｒ）になった時の階調信号（中間調表示）を示すグラフである。図１０（ｂ）では、図１０（ａ）の状態から温度を上昇させ、Ｔ＝Ｔｈになった時の状態を表す。温度上昇に伴ってＴＦＴに流れ込むドレイン電流は増大し、入力信号に対するドレイン電圧の立上りが急峻になる。すると、その立上り方の変化を受けて、中間調表示の設定電圧ＶｃはＴ＝Ｔｒ時よりも高い方向にシフトする。その結果、温度が上昇した場合、通常時よりもΔＶ高い電圧Ｖｃ’が印加されることになり、階調表示が変化してしまう。
【００２１】
つまり、位相変調駆動では、パルス幅変調方式で駆動しているため、ドレイン電圧の立上り方の変化がそのまま、まともに階調表示に影響を及ぼすことが判る。
【００２２】
液晶表示装置において、パネル温度変化に起因する表示変化を防止するための対策として、たとえば特開平３−１０２１７号公報では、信号電極に電圧が印加されるパルスの幅を温度によって変化させることによって、温度補償を行う方法が開示されている。しかしながら、この従来技術では、階調に応じてパルス幅を制御しなければならず、非常に複雑な制御になってしまう。
【００２３】
特開平１０−３０１０９４号公報では、透過型液品表示装置において、バックライト光の温度分布による液晶の閾値移動を走査信号の電圧変化によって補償し、画像表示ムラを防止する方法が開示されている。しかしながら、この従来技術では、透過型液晶表示装置における、液晶の閾値移動の補償のみについて言及されており、反射型液晶表示装置、位相変調駆動、および能動素子（ＴＦＴ）特性に対する補償については一切述べられていない。
【００２４】
本発明の目的は、アクティブマトリックス駆動型液晶表示装置において、パネルの温度変化に起因する表示変化を低消費電力の温度補償を行う電圧変動回路で防止し、動作範囲のいかなる温度においても良好な表示品位が得られる液晶表示装置を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のＴＦＴ素子によってスイッチングを行う液晶表示パネルを備えたアクティブマトリックス駆動型液晶表示装置において、該アクティブマトリックス駆動型液晶表示装置は位相変調駆動を行うものであり、前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、前記ＴＦＴ素子を駆動する走査信号の印加電圧を変化させて、該ＴＦＴ素子を介して液晶容量に流れ込むドレイン電流量が温度変化に対して一定になるようにＴＦＴ素子の温度補償を行う電圧変動回路を有することを特徴とする液晶表示装置である。
【００２６】
本発明に従えば、液晶表示装置は、前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、前記能動素子を駆動する信号の電圧を変化させて、能動素子の温度補償を行う電圧変動回路を有するので、能動素子の温度特性変化を補償し、動作範囲のいかなる温度においても良好な表示品位を得ることができる。
【００２７】
また本発明は、位相変調駆動を行うことを特徴とする。位相変調駆動では、階調表示の駆動電圧が２値のみであるから、昇圧または降圧の際の電力ロスもほとんどなく、低消費電力で液晶表示パネルを駆動することができる。しかしながら、位相変調駆動には、動作雰囲気の温度変化に応じて、表示品位が変化しやすいという問題点がある。
【００２８】
本発明に従えば、液晶表示パネルの温度変化に応じて、前記能動素子を駆動する信号の電圧を変化させて、能動素子の温度補償を行うので、位相変調駆動を行う液晶表示装置においても温度変化による表示品位の変化を防止することができる。
【００２９】
また本発明は、前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、走査信号の印加電圧を変化させることを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、走査信号の印加電圧を変化させるので、温度変化によって表示が変化しない液晶表示パネルを実現することができる。
【００３１】
また本発明は、前記液晶表示パネルの温度変化を検出する温度検出器を有することを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、前記液晶表示パネルの温度変化を検出する温度検出器を有するので、液晶パネルの温度を逐次検出することができ、液晶パネルの温度変化に応じた能動素子の温度補償を行うことができる。
【００３３】
また本発明は、前記ＴＦＴ素子を駆動する信号電圧を昇圧する昇圧回路をさらに備えているとともに、上記ＴＦＴ素子を駆動する信号電圧が、前記電圧変動回路によって電圧変化された後に、上記昇圧回路によって昇圧されることを特徴とする。
【００３４】
本発明に従えば、能動素子を駆動する信号電圧が昇圧回路によって昇圧される前に、能動素子の温度補償を行うための電圧変動回路によって、この信号電圧が変化されることになる。よって、昇圧回路によって昇圧された信号電圧に対して、電圧変動回路が温度補償を行う構成と比較して、電圧変動回路に入力される電圧値、および電圧変動回路から出力される電圧値を低くすることができる。
【００３５】
電圧変動回路から出力される電圧値が低くなることによって、電圧変動回路における外部抵抗で消費される電力も小さく抑制することができる。よって、消費電力の小さい液晶表示装置を提供することが可能となる。
【００３６】
また、電圧変動回路に入力される電圧値が低くなることによって、電圧変動回路に用いられるレギュレータ等を構成するＩＣの動作範囲電圧を低く設定することができる。すなわち、耐圧の低いＩＣで電圧変動回路を構成することができるので、温度補償を行うための電圧変動回路を、より安価に実現することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である液晶表示装置１０を示す概略図である。液晶表示装置１０は、一対の基板間に液晶が介在される液晶表示パネル４、液晶表示パネル４の温度を検出する温度検出器３、および液晶表示パネル４に駆動電圧を印加する電圧変動回路５を有する。
【００３８】
液晶表示装置１０は、アクティブマトリックス型の液晶表示装置であり、能動素子として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子を有する。ＴＦＴ素子などの能動素子は、その温度変化によって電気的特性が変化する。
【００３９】
温度検出器３は、液晶表示パネル４の温度を検出し、検出した温度は電圧変動回路５に伝達される。電圧変動回路５は、検出器３が検出した温度に応じて、液晶表示パネル４を駆動する信号の電圧を変動させる。
【００４０】
次に、液晶表示装置１０の液晶駆動方式について、ＴＦＴ素子の温度特性変化に対してセンシティブに表示が変わる位相変調駆動を例に挙げて説明する。ＴＦＴ素子を有する液晶表示パネルでは、マトリックス状に配置された信号線と走査線との交点に、ＴＦＴ素子が配置され、ＴＦＴ素子のゲートは走査線に、ソースは信号線に、ドレインは液晶容量に接続される。前記液晶パネルにおいて、ゲート電極が選択状態になると、トランジスタは導通し、信号線の映像信号を液晶容量に書き込む。ゲート電極が非選択状態になると、トランジスタはハイインピーダンスとなり、信号線の映像信号が液晶容量に漏れるのを防ぐ。
【００４１】
図８において前述したように、温度上昇に伴ってＴＦＴに流れ込むドレイン電流は増大する。ドレイン電流の電流量が増大するということは、それだけ液晶に流れる電流量が大きくなり、入力信号に対ナるドレイン電圧の立上りが急峻になり、液晶パネルの表示に影響を与えるということである。温度変化によって電流量が変化するのであれば、その電流量変化を補償するような形で、入力信号を変化させればよいと考えられる。
【００４２】
そこで、液晶表示パネルの温度変化に応じて、走査信号の印加電圧Ｖｇを変化させる駆動方法について考えてみる。図２は、ＴＦＴ（ａ−Ｓｉ）のＶｇ−√Ｉｄ特性（Ｖｇ：ＴＦＴ素子のゲート電極に印加される電圧、Ｉｄ：ドレイン電流）の温度依存性を示すグラフである。図２に示すように、温度変化に対して常に一定の電流量√Ｉｄ＝ｃをドレイン電極に供給するためには、走査信号電圧Ｖｇを温度によって変化させてやればよいことが判る。すなわち、各温度Ｔｈ，Ｔｒ，Ｔｌの間に、Ｔｈ＞Ｔｒ＞Ｔｌの関係が成立ち、温度Ｔｒのときに走査信号電圧Ｖｇ＝Ｖｒで√Ｉｄ＝Ｃであれば、温度Ｔｈのときに走査信号電圧Ｖｇ＝Ｖｈ（Ｖｈ＜Ｖｒ）とすれば√Ｉｄ＝Ｃとなり、温度Ｔｌのときに走査信号電圧Ｖｇ＝Ｖｌ（Ｖｒ＜Ｍ）とすれば√Ｉｄ＝Ｃとなり、ドレイン電流を温度によらず一定に保つことができる。
【００４３】
図３（ａ）は、走査信号電圧Ｖｇが一定の場合の、階調信号の入力波形（中間調表示時）と、各温度Ｔｈ，Ｔｒ，Ｔｌでのドレイン電圧の変化とを示すグラフである。図３（ａ）から、温度変化によってＴＦＴ特性が変わり、ドレインに流れ込む電流量、つまりドレイン電圧の立上り方が変化する様子が見て取れる。
【００４４】
図３（ｂ）は、温度に応じて走査信号電圧Ｖｇを変化させた場合のドレイン電圧の変化を示すグラフである。図３（ｂ）に示すように、温度によって走査信号電圧ＶｇをＶｈ，Ｖｒ，Ｖｌと変化させ、ドレイン電極に流れ込む電流量が一定値になるように制御することによって、ドレイン電圧の立上り方の温度依存性を無くすことができる。その結果、温度変化によって表示が変化しない、液晶表示パネルを実現することができる。
【００４５】
この駆動は電圧変動駆動のパネルにおいても有効であるが、特に能動素子の温度特性変化に対して、表示がセンシティブに変化する位相変調駆動においては、非常に有効な手段となる。また、位相変調駆動であれば階調表示の駆動電圧は２値のみであるから、昇・降圧の際の電力ロスもほとんどなく、結果、低消費電力で液晶表示パネルを駆動することが可能となる。
【００４６】
次に、液晶表示パネルの温度変化に応じて、共通信号の印加電圧Ｖｃｏｍまたは階調信号の印加電圧Ｖｓを変化させる駆動方法について考えてみる。図４は、液晶表示パネルの温度変化に応じて、共通信号の印加電圧Ｖｃｏｍまたは階調信号の印加電圧Ｖｓを変化させる駆動方法について説明するためのグラフである。図４（ａ）において、矩形波１で示した信号が入力信号であり、曲線２で示した信号がドレイン電圧である。図４（ａ）に示すように、たとえばパネルの温度の低下に応じて、ＴＦＴ素子の特性が変化し、ドレイン電極に流れ込む電流量が低下し、ドレイン電極の電位は低下する。
【００４７】
図４（ｂ）は、液晶表示パネルの温度変化に応じて、対向電極に印加する電圧を変化させる駆動方法について説明するためのグラフである。まず、ドレイン電極に階調信号電圧Ｖｓが印加され、対向電極に共通信号電圧Ｖｃｏｍが印加される場合について考える。たとえば、液晶表示パネルの温度低下に伴って、ドレイン電極の電位がＶｓからΔＶ低下する場合には、液晶の電位差が温度変化によらず一定になるように、対向電極に印加する共通信号電圧Ｖｃｏｍを図４（ｂ）に示すようにΔＶ低下させる。こうすることによって、ＴＦＴ素子の温度補償を行うことができる。
【００４８】
この駆動を行う場合、共通信号の印加電圧Ｖｃｏｍは、走査信号電圧と比較して低電圧であるので、電圧変動させる電圧を低く設定できるというメリットがある。
【００４９】
次に、ドレイン電極に共通信号電圧Ｖｃｏｍが印加され、対向電極に階調信号電圧Ｖｓが印加される場合について考える。この場合も、液晶表示パネルの温度変化に応じてＴＦＴ素子の特性が変化し、ドレイン電極の電位が変動する。ここでたとえば、液晶表示パネルの温度低下に伴って、ドレイン電極の電位がＶｃｏｍからΔＶ低下する場合には、液晶の電位差が温度変化によらず一定になるように、対向電極に印加する階調信号電圧Ｖｓを図４（ｂ）に示すようにΔＶ低下させる。こうすることによって、ＴＦＴ素子の温度補償を行うことができる。
【００５０】
電圧変動駆動において、この駆動を行う場合は、各階調に対してそれぞれ階調電圧が設定されているので、温度に応じて階調信号電圧Ｖｓを変動させる際に、その設定されている階調電圧を利用し、温度補償用の電圧をわざわざ作ることなく、温度補償を行うことができる。
【００５１】
以上のように、対向電極に印加する電圧を温度に応じて変動させることによって、ＴＦＴ素子の温度補償を行うことができ、温度変化によって表示が変化しない液晶表示パネルを実現することができる。
【００５２】
さらに、対向電極に印加する電圧を変動させる駆動は、電圧変動駆動のパネルにおいても有効であるが、特に能動素子の温度特性変化に対して、表示がセンシティブに変化する位相変調駆動においては、非常に有効な手段となる。加えて、位相変調駆動であれば階調表示の駆動電圧は２値のみであるから、昇・降圧の際の電力ロスもほとんどなく、結果、低消費電力で液晶表示パネルを駆動することが可能となる。
【００５３】
図４（ｃ）は、液晶表示パネルの温度変化に応じて、ドレイン電極に印加する電圧を変化させる駆動方法について説明するためのグラフである。まず、ドレイン電極に階調信号電圧Ｖｓが印加され、対向電極に共通信号電圧Ｖｃｏｍが印加される場合について考える。たとえば、液晶表示パネルの温度低下に伴って、ドレイン電極の電位がＶｓからΔＶ低下すると推定される場合には、液晶の電位差が温度変化によらず一定になるように、階調信号として印加する電圧を図４（ｃ）に示すようにΔＶ上昇させる。こうすることによって、ＴＦＴ素子の温度補償を行うことができる。
【００５４】
電圧変動駆動において、この駆動を行う場合は、各階調に対してそれぞれ階調電圧が設定されているので、温度に応じて階調信号電圧Ｖｓを変動させる際に、その設定されている階調電圧を利用し、温度補償用の電圧をわざわざ作ることなく、温度補償を行うことができる。
【００５５】
次に、ドレイン電極に共通信号電圧Ｖｃｏｍが印加され、対向電極に階調信号電圧Ｖｓが印加される場合について考える。この場合も、液晶表示パネルの温度変化に応じてＴＦＴ素子の特性が変化し、ドレイン電極の電位が変動する。ここでたとえば、液晶表示パネルの温度低下に伴って、ドレイン電極の電位がＶｃｏｍからΔＶ低下すると推定される場合には、液晶の電位差が温度変化によらず一定になるように、共通信号として印加する電圧を、図４（ｃ）に示すようにΔＶ上昇させる。こうすることによって、ＴＦＴ素子の温度補償を行うことができる。
【００５６】
この駆動を行う場合、共通信号の印加電圧Ｖｃｏｍは、走査信号電圧と比較して低電圧であるので、電圧変動させる電圧を低く設定できるというメリットがある。
【００５７】
以上のように、ドレイン電極に印加する電圧を温度に応じて変動させることによって、ＴＦＴ素子の温度補償を行うことができ、温度変化によって表示が変化しない液晶表示パネルを実現することができる。
【００５８】
さらに、ドレイン電極に印加する電圧を変動させる駆動は、電圧変動駆動のパネルにおいても有効であるが、特に能動素子の温度特性変化に対して、表示がセンシティブに変化する位相変調駆動においては、非常に有効な手段となる。加えて、位相変調駆動であれば階調表示の駆動電圧は２値のみであるから、昇・降圧の際の電力ロスもほとんどなく、結果、低消費電力で液晶表示パネルを駆動することが可能となる。
【００５９】
次に、電圧変動回路５の構成について説明する。温度補償を行うための電圧変動回路５は、温度によって抵抗値の変化するサーミスタ１１と、設定抵抗値の割合によって出力電圧を制御できるレギュレータ１２とを備えた構成となっている。図１１は、電圧変動回路５の具体的な回路構成を示す回路図である。
【００６０】
ここで、Ｒ１、Ｒ２は固定抵抗値、Ｒｔｈはサーミスタ１１の抵抗値、Ｖｉｎは入力電圧値、およびＶｏｕｔは出力電圧値をそれぞれ示している。Ｒｔｈは、温度によって抵抗値が変化するものである。また、Ｖｏｕｔは、次の（１）式で表されるものとする。
Ｖｏｕｔ＝α×（１＋（Ｒ２＋Ｒｔｈ）／Ｒ１）（１）
なお、この式において、αは定数を表している。また、このＶｏｕｔの式は、標準的なレギュレータの仕様より引用したものである。この式によれば、電圧変動回路５は、Ｒｔｈの抵抗値が温度によって変わることによって、レギュレータ１２からの出力電圧値Ｖｏｕｔを変化させて出力するものとなっていることがわかる。すなわち、Ｖｏｕｔの値を反映する信号電圧が温度によって変動することによって、温度補償が行われることになる。
【００６１】
次に、Ｒ１、Ｒ２、Ｒｔｈに流れる電流をＩｒと設定する。なお、厳密には、本来Ｒ１に流れる電流をＩ１、Ｒ２およびＲｔｈに流れる電流をＩ２、レギュレータ１２の調整用ピンＡＤＪから流れ込む電流をＩａｄｊと設定しなければならない。しかしながら、低消費電力駆動を考える際に用いる低損失のレギュレータ１２において、調整用ピンから流れ込む電流Ｉａｄｊは非常に微小な電流値（具体的には、数十ｎＡ程度）となる。よって、近似的にＩ１≒Ｉ２＝Ｉｒとして、以下では説明を行うことにする。
【００６２】
以上のような回路構成を考えた場合、設定電圧を出力するために設けた外部抵抗値（Ｒ１，Ｒ２，Ｒｔｈ）で生じる消費電力が間題となる。外部抵抗値で生じる消費電力Ｐｒは、出力電圧値Ｖｏｕｔと、流れる電流量Ｉｒとの積で表される。すなわち、Ｐｒは、
Ｐｒ＝Ｖｏｕｔ×Ｉｒ（２）
という式で表される。
【００６３】
また、Ｉ１≒Ｉ２＝Ｉｒであることから、出力電圧値Ｖｏｕｔは、次の式のような形でも表すことができる。
Ｖｏｕｔ＝Ｉｒ×（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒｔｈ）（３）
この（３）式と（２）式とによって、消費電力Ｐｒは次の式で表される。
Ｐｒ＝β×（Ｖｏｕｔ）² （β＝１／（Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒｔｈ））（４）
つまり、電圧変動回路から出力される出力電圧値Ｖｏｕｔの値を小さくすれば、外部抵抗値で生じる消費電力は小さくなることがわかる。例えば、出力電圧Ｖｏｕｔが１／２になれば、消費電力Ｐｒは１／４になる。
【００６４】
以上を踏まえて、次に、電圧変動回路を含む、実際の駆動回路について説明する。通常、走査電圧などの高い信号電圧は、液晶モジュールに供給される電源電圧を何倍かに昇圧して作成される。
【００６５】
ここで、まず比較例として、従来の駆動回路について説明する。図１２は、従来の駆動回路の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、従来の駆動回路は、入力電圧Ｖｉｎが、まず昇圧回路１３に入力され、その後、電圧変動回路５から出力電圧Ｖｏｕｔが出力される構成となっている。すなわち、従来の駆動回路は、パネルに供給される直前の信号電圧に対して電圧変動回路５による温度補償をかける構成となっている。しかしながら、この構成の場合、昇圧回路１３によって昇圧された高い信号電圧に対して温度補償を行うことになる。したがって、電圧変動回路５から出力される出力電圧Ｖｏｕｔは高い電圧となるので、この従来の駆動回路は、外部抵抗値での消費電力が大きくなってしまうという問題を有している。
【００６６】
一方、本実施形態における駆動回路は、図１３に示すような構成となっている。すなわち、この駆動回路は、入力電圧Ｖｉｎが、まず電圧変動回路５に入力され、その後、昇圧回路１３から出力電圧Ｖｏｕｔが出力される構成となっている。つまり、上記従来の構成とは異なり、本実施形態の駆動回路は、まず、昇圧前の電源電圧（入力電圧Ｖｉｎ）に対して電圧変動回路５によって温度補償を行っている。そして、温度補償が行われた後の電圧が、昇圧回路１３によって昇圧されて、パネルに供給される。これにより、電圧変動回路５から出力される電圧値Ｖｏｕｔを低く抑えることが可能となり、電圧変動回路５における外部抵抗で消費される電力も小さく抑制することができる。
【００６７】
また、入力電圧Ｖｉｎの値も、従来の回路構成よりも低くなるので、電圧変動回路５に用いられているレギュレータ等を構成するＩＣの動作範囲電圧を低く設定することができる。すなわち、耐圧の低いＩＣで電圧変動回路５を構成することができるので、温度補償を行うための電圧変動回路５を、より安価に実現することができる。
【００６８】
図１４は、上記の駆動回路を備えた液晶表示装置１０の概略構成を示す説明図である。この構成では、温度検出器３によって、液晶表示パネル４の温度が検出され、検出された温度が電圧変動回路５に伝達される。電圧変動回路５は、検出器３が検出した温度に応じて、入力される電圧を変動させて温度補償を行う。そして、温度補償が行われた信号が昇圧回路１３に入力され、必要とされる電圧にまで昇圧された後に、液晶表示パネル４に入力される。
【００６９】
なお、上記の駆動回路の構成は、位相変調駆動のみならず、電圧変調駆動においても有効な手段となる。また、温度補償を行う信号としては、走査信号に限定されるものではなく、温度補償処理および昇圧処理が必要とされる信号であれば、どのような信号を入力しても、上述した消費電力低減効果を同様に得ることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、液晶表示装置は、前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、前記ＴＦＴ素子を駆動する走査信号の印加電圧を変化させて、該ＴＦＴ素子を介して液晶容量に流れ込むドレイン電流量が温度変化に対して一定になるようにＴＦＴ素子の温度補償を行う電圧変動回路を有するので、能動素子の温度特性変化を補償し、動作範囲のいかなる温度においても良好な表示品位を得ることができる。
【００７１】
また本発明によれば、前記液晶表示パネルの温度変化を検出する温度検出器を有するので、液晶パネルの温度を逐次検出することができ、液晶パネルの温度変化に応じた能動素子の温度補償を行うことができる。
【００７２】
また本発明によれば、前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、前記能動素子を駆動する信号の電圧を変化させて、能動素子の温度補償を行うので、位相変調駆動を行う液晶表示装置においても温度変化による表示品位の変化を防止することができる。
【００７３】
また本発明によれば、昇圧前の電源電圧に対して温度補償を行い、補償後の電圧を昇圧回路によって昇圧して、パネルに供給する構成となっているので、電圧変動回路から出力される電圧値（Ｖｏｕｔ）を低く抑えることができ、電圧変動回路の外部抵抗で消費される電力も小さく抑制することができる。
【００７４】
さらに、入力電圧値も通常の回路構成よりも低くなるので、電圧変動回路に用いるレギュレータ等のＩＣの動作範囲電圧を低く設定できる。結果、耐圧の低いＩＣで電圧変動回路が構成できるので、より安価に温度補償が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である液晶表示装置を示す概略図である。
【図２】ＴＦＴ（ａ−Ｓｉ）のＶｇ−√Ｉｄ特性の温度依存性を示すグラフである。
【図３】同図（ａ）は、走査信号電圧が一定の場合の、階調信号の入力波形（中間調表示時）と、各温度Ｔｈ，Ｔｒ，Ｔｌでのドレイン電圧の変化とを示すグラフであり、同図（ｂ）は、温度に応じて走査信号電圧を変化させた場合の、各温度Ｔｈ，Ｔｒ，Ｔｌでのドレイン電圧の変化を示すグラフである。
【図４】液晶表示パネルの温度変化に応じて、共通信号の印加電圧Ｖｃｏｍまたは階調信号の印加電圧Ｖｓを変化させる駆動方法について説明するためのグラフであり、同図（ａ）は、入力信号を矩形波１で示し、ドレイン電圧を曲線２で示しており、同図（ｂ）は、対向電極に印加する電圧を示しており、同図（ｃ）は、ドレイン電極に印加する電圧を示している。
【図５】電圧変動駆動による階調表示方式を説明するためのグラフである。
【図６】位相変調駆動による階調表示方式を説明するためのグラフである。
【図７】ＴＦＴ素子を有する液晶表示パネルの１画素分の等価回路図である。
【図８】ＴＦＴ（ａ−Ｓｉ）のＶｇ−√Ｉｄ特性の温度依存性を示すグラフである。
【図９】電圧変動駆動における階調信号とドレイン電圧の変化を示すグラフであり、同図（ａ）は、温度Ｔ＝Ｔｒ（室温時）のとき、同図（ｂ）は、温度Ｔ＝Ｔｈ（温度上昇時）のときを示している。
【図１０】位相変動駆動における階調信号とドレイン電圧の変化を示すグラフであり、同図（ａ）は、温度Ｔ＝Ｔｒ（室温時）のとき、同図（ｂ）は、温度Ｔ＝Ｔｈ（温度上昇時）のときを示している。
【図１１】電圧変動回路の回路構成例を示す回路図である。
【図１２】従来の駆動回路の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る駆動回路の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３に示す駆動回路を備えた液晶表示装置の概略構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１入力信号
２ドレイン電圧
３温度検出器
４液晶表示パネル
５電圧変動回路
１０液晶表示装置
１１サーミスタ
１２レギュレータ
１３昇圧回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to an active matrix drive type liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
  Compared with displays such as cathode ray tubes (CRT), liquid crystal display devices (LCD: Liquid Crystal Display) can be made much thinner (depth), consume less power, and are easy to achieve full color. Have the advantage of. Taking advantage of this advantage, it has recently been used in various fields such as a notebook PC (personal computer), various monitors, a portable television, or a display unit of a digital video camera.
[0003]
  As the demand for LCD grows, the demand for performance is increasing year by year. Among them, the power consumption of the LCD panel is currently regarded as important and problematic. In recent years, mobile tools such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistants), which are growing rapidly, have a large share of the power consumption of LCDs, and there is an urgent need to reduce the power consumption of LCDs.
[0004]
  Currently, various measures are being considered for reducing the power consumption of LCDs. In particular, as an approach from the driving side, low power consumption by phase modulation driving has been reported. The phase modulation driving is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-299388.
[0005]
  Next, phase modulation driving will be described. The phase modulation drive is different from the drive method by voltage fluctuation (voltage fluctuation drive). For example, an active matrix liquid crystal display device using an active element such as a thin film transistor (TFT) or a thin film diode is driven by a pulse width modulation method. Since the active element has a steep current-voltage characteristic and high responsiveness, charge accumulation between the pixel electrode and the counter electrode is performed rapidly, and the voltage rise rate between the electrodes is fast.
[0006]
  Therefore, the voltage applied between the pixel electrode and the counter electrode changes according to the pulse width of the selection voltage applied between the drive signal input terminal of the active element and the counter electrode. For this reason, if the selection voltage pulse width is controlled in accordance with image data, the voltage applied between the pixel electrode and the counter electrode is changed to control the transmittance of the pixel and perform gradation display. it can.
[0007]
  Specifically, voltage fluctuation driving and phase modulation driving will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a graph for explaining a gradation display method by voltage fluctuation driving. As shown in FIG. 5, in voltage fluctuation driving, the transmittance of the pixels is controlled by changing the voltage level applied to the liquid crystal according to the image data, and gradation display is performed.
[0008]
  However, since the driving method by voltage fluctuation driving is to perform gradation display by changing the voltage value of the selection voltage, the same number of voltage signals as the number of display gradations are required as drive signals. As the number increases, a power supply circuit that outputs multi-stage voltages is required, and the drive circuit becomes more complicated. Furthermore, when creating a multi-stage voltage from an input voltage, each set voltage must be created by a step-up / step-down circuit such as an operational amplifier, and power loss always occurs when creating it. As a result, the power consumption of the panel becomes large.
[0009]
  Next, a gradation display method using phase modulation driving will be described. FIG. 6 is a graph for explaining a gradation display method by phase modulation driving. As shown in FIG. 6, in phase modulation driving, gradation display is performed by controlling the pulse width according to image data. That is, by changing the pulse width, the power level applied to the liquid crystal can be controlled to perform gradation display.
[0010]
  Unlike voltage fluctuation driving, phase modulation driving is driven by a pulse width modulation method, so that gradation display is performed using only binary voltages without using multilevel voltage level driving signals as in voltage fluctuation driving. It can be performed. The ability to perform gradation display only with a binary voltage is a very effective means for reducing the power consumption of a liquid crystal display device. This is because, as described above, when voltage fluctuation driving is performed, multiple levels of voltage levels are required. Further, in the voltage fluctuation drive, when each set voltage is created, power loss is caused by a boost / buck circuit such as an operational amplifier.
[0011]
  On the other hand, in the case of phase modulation driving, the driving voltage for gradation display is only binary, so there is almost no power loss during step-up or step-down, resulting in driving the liquid crystal display panel with low power consumption. Is possible. Thus, when phase modulation driving is performed, the liquid crystal display device can be driven with low power consumption.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the phase modulation drive has a problem that the display quality is easily changed in accordance with the temperature change of the operating atmosphere. Originally, one of the problems with liquid crystal display devices is that their display changes with the temperature of the operating atmosphere. There are two possible causes: (1) the liquid crystal material has temperature characteristics (dielectric constant, retention rate, etc.), and (2) the active element has temperature characteristics.
[0013]
  Among these, the change in display caused by the liquid crystal material (1) is a behavior that occurs in substantially the same manner in both voltage fluctuation drive and phase modulation drive. However, the behavior of the liquid crystal display device with respect to the temperature characteristic change of the active element (2) is greatly different between the voltage fluctuation drive and the phase modulation drive. The reason will be described below by taking a thin film transistor (TFT) element as an example of an active element.
[0014]
  FIG. 7 is an equivalent circuit diagram for one pixel of a liquid crystal display panel having TFT elements. In a liquid crystal panel having TFT elements, TFT elements are arranged at intersections of signal lines and scanning lines arranged in a matrix, the gates of the TFT elements are scanning lines, the sources are signal lines, and the drains are liquid crystal capacitors. Connected. In the liquid crystal panel, when the gate electrode is selected, the transistor is turned on, and the video signal on the signal line is written into the liquid crystal capacitor. When the gate electrode is in a non-selected state, the transistor becomes high impedance and prevents the video signal on the signal line from leaking to the liquid crystal capacitor.
[0015]
  FIG. 8 is a graph showing the temperature dependence of the Vg-√Id characteristics (Vg: voltage applied to the gate electrode of the TFT element, Id: drain current) of the TFT (a-Si). It can be seen from the temperature characteristics shown in FIG. 8 that the drain current flowing into the TFT increases as the temperature rises. An increase in the amount of drain current means that the amount of current flowing in the liquid crystal increases accordingly, and the rise of the drain voltage with respect to the input signal becomes steep.
[0016]
  Based on the above, let us consider voltage fluctuation driving and phase modulation driving when a temperature change occurs. First, consider the case of voltage fluctuation drive. FIG. 9A is a graph showing a gradation signal (halftone display) when the temperature T = Tr (at room temperature). In FIG. 9A, the signal indicated by the rectangular wave 1 is the input signal, and the signal indicated by the curve 2 is the drain voltage. It is assumed that the intermediate display reaches the set voltage Va within the set time (writing time: 1H).
[0017]
  FIG. 9B is a graph showing a gradation signal (halftone display) when the temperature T = Th (Th> Tr). FIG. 9B shows a state when the temperature is increased from the state of FIG. 9A and T = Th. From FIG. 9, it can be seen that the drain current flowing into the TFT increases as the temperature rises, and the rise of the drain voltage with respect to the input signal becomes steep.
[0018]
  However, although the rise of the drain voltage has become steep due to the temperature rise, the behavior that the voltage reaches the set voltage Va within the set time (write time: 1H) does not change as long as this change occurs. As a result, the voltage applied to the pixel does not change with temperature, and there is no gradation display change due to the temperature characteristics of the TFT. Of course, when the characteristics of the TFT element change due to a larger temperature change, the display changes even in voltage fluctuation driving.
[0019]
  Next, consider the case of phase modulation driving. FIG. 10A is a graph showing a gradation signal (halftone display) at the temperature T = Tr. In FIG. 10A, a signal indicated by a rectangular wave 1 is an input signal, and a signal indicated by a curve 2 is a drain voltage. It is assumed that the intermediate display reaches the set voltage Vc within the set time (writing time: 1H).
[0020]
  FIG. 10B is a graph showing a gradation signal (halftone display) when the temperature T = Th (Th> Tr). FIG. 10B shows a state when the temperature is increased from the state of FIG. 10A and T = Th. As the temperature rises, the drain current flowing into the TFT increases and the rise of the drain voltage with respect to the input signal becomes steep. Then, in response to the change in the rise, the halftone display setting voltage Vc shifts in a higher direction than when T = Tr. As a result, when the temperature rises, a voltage Vc ′ that is higher by ΔV than normal is applied, and the gradation display changes.
[0021]
  In other words, in the phase modulation driving, since the driving is performed by the pulse width modulation method, it can be seen that the change in the rise of the drain voltage directly affects the gradation display.
[0022]
  In a liquid crystal display device, as a measure for preventing a display change due to a panel temperature change, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-10217, by changing the width of a pulse in which a voltage is applied to a signal electrode depending on the temperature, A method for performing temperature compensation is disclosed. However, in this prior art, the pulse width must be controlled in accordance with the gradation, which is very complicated control.
[0023]
  Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-301094 discloses a method of preventing unevenness in image display by compensating for a threshold shift of liquid crystal due to a temperature distribution of backlight light by a voltage change of a scanning signal in a transmissive liquid product display device. . However, this prior art mentions only the compensation of the threshold shift of the liquid crystal in the transmissive liquid crystal display device, and does not describe any compensation for the reflective liquid crystal display device, phase modulation drive, and active element (TFT) characteristics. It is not done.
[0024]
  An object of the present invention is to prevent a display change caused by a temperature change of a panel in an active matrix drive type liquid crystal display device by a voltage fluctuation circuit which performs temperature compensation with low power consumption, and can display a good display at any temperature in an operating range. An object is to provide a liquid crystal display device capable of obtaining high quality.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention provides a plurality ofTFTIn an active matrix drive type liquid crystal display device including a liquid crystal display panel that performs switching by an element,The active matrix driving type liquid crystal display device performs phase modulation driving,According to the temperature change of the liquid crystal display panel,TFTDrive the elementscanningSignalAppliedVarying the voltageTFTFlows into the liquid crystal capacitance via the elementdrainMake the amount of current constant over temperatureTFTA liquid crystal display device having a voltage fluctuation circuit that performs temperature compensation of an element.
[0026]
  According to the present invention, the liquid crystal display device includes a voltage fluctuation circuit that performs temperature compensation of the active element by changing a voltage of a signal that drives the active element in accordance with a temperature change of the liquid crystal display panel. A change in the temperature characteristic of the active element is compensated, and a good display quality can be obtained at any temperature in the operating range.
[0027]
  Further, the present invention is characterized in that phase modulation driving is performed. In the phase modulation driving, the driving voltage for gradation display is only binary, so there is almost no power loss during step-up or step-down, and the liquid crystal display panel can be driven with low power consumption. However, the phase modulation drive has a problem that the display quality is easily changed in accordance with the temperature change of the operating atmosphere.
[0028]
  According to the present invention, the temperature of the active element is compensated by changing the voltage of the signal for driving the active element in accordance with the temperature change of the liquid crystal display panel. A change in display quality due to a change can be prevented.
[0029]
  Further, the invention is characterized in that the applied voltage of the scanning signal is changed according to the temperature change of the liquid crystal display panel.
[0030]
  According to the present invention, since the applied voltage of the scanning signal is changed according to the temperature change of the liquid crystal display panel, it is possible to realize a liquid crystal display panel whose display does not change due to the temperature change.
[0031]
  Further, the present invention is characterized by having a temperature detector for detecting a temperature change of the liquid crystal display panel.
[0032]
  According to the present invention, since the temperature detector for detecting the temperature change of the liquid crystal display panel is provided, the temperature of the liquid crystal panel can be sequentially detected, and the temperature compensation of the active element is performed according to the temperature change of the liquid crystal panel. be able to.
[0033]
  The present invention also provides the above-mentionedTFTA booster circuit for boosting a signal voltage for driving the element;TFTA signal voltage for driving the element is boosted by the boosting circuit after the voltage is changed by the voltage fluctuation circuit.
[0034]
  According to the present invention, before the signal voltage for driving the active element is boosted by the booster circuit, the signal voltage is changed by the voltage fluctuation circuit for performing temperature compensation of the active element. Therefore, the voltage value input to the voltage fluctuation circuit and the voltage value output from the voltage fluctuation circuit are lower than the configuration in which the voltage fluctuation circuit performs temperature compensation on the signal voltage boosted by the booster circuit. can do.
[0035]
  By reducing the voltage value output from the voltage fluctuation circuit, the power consumed by the external resistor in the voltage fluctuation circuit can be reduced. Therefore, a liquid crystal display device with low power consumption can be provided.
[0036]
  Further, since the voltage value input to the voltage fluctuation circuit is lowered, the operating range voltage of the IC constituting the regulator used in the voltage fluctuation circuit can be set low. In other words, since the voltage fluctuation circuit can be configured with an IC having a low withstand voltage, the voltage fluctuation circuit for performing temperature compensation can be realized at a lower cost.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  FIG. 1 is a schematic view showing a liquid crystal display device 10 according to an embodiment of the present invention. The liquid crystal display device 10 includes a liquid crystal display panel 4 in which liquid crystal is interposed between a pair of substrates, a temperature detector 3 that detects the temperature of the liquid crystal display panel 4, and a voltage fluctuation circuit 5 that applies a driving voltage to the liquid crystal display panel 4. Have
[0038]
  The liquid crystal display device 10 is an active matrix type liquid crystal display device, and includes a thin film transistor (TFT) element as an active element. An active element such as a TFT element changes its electrical characteristics depending on the temperature change.
[0039]
  The temperature detector 3 detects the temperature of the liquid crystal display panel 4, and the detected temperature is transmitted to the voltage fluctuation circuit 5. The voltage variation circuit 5 varies the voltage of a signal for driving the liquid crystal display panel 4 in accordance with the temperature detected by the detector 3.
[0040]
  Next, the liquid crystal driving method of the liquid crystal display device 10 will be described by taking, as an example, phase modulation driving in which the display changes sensitively with respect to changes in temperature characteristics of the TFT elements. In a liquid crystal display panel having TFT elements, TFT elements are arranged at the intersections of signal lines and scanning lines arranged in a matrix, the gates of the TFT elements are scanning lines, the sources are signal lines, and the drains are liquid crystal capacitors. Connected to. In the liquid crystal panel, when the gate electrode is selected, the transistor is turned on, and the video signal on the signal line is written into the liquid crystal capacitor. When the gate electrode is in a non-selected state, the transistor becomes high impedance and prevents the video signal on the signal line from leaking to the liquid crystal capacitor.
[0041]
  As described above with reference to FIG. 8, the drain current flowing into the TFT increases as the temperature rises. An increase in the amount of drain current means that the amount of current flowing through the liquid crystal increases accordingly, and the rise of the drain voltage with respect to the input signal becomes steep and affects the display of the liquid crystal panel. If the amount of current changes due to a temperature change, it is considered that the input signal should be changed in such a way as to compensate for the change in the amount of current.
[0042]
  Therefore, a driving method for changing the applied voltage Vg of the scanning signal in accordance with the temperature change of the liquid crystal display panel will be considered. FIG. 2 is a graph showing the temperature dependence of the Vg-√Id characteristics (Vg: voltage applied to the gate electrode of the TFT element, Id: drain current) of the TFT (a-Si). As shown in FIG. 2, in order to always supply a constant current amount √Id = c to the drain electrode with respect to the temperature change, it is understood that the scanning signal voltage Vg may be changed according to the temperature. That is, a relationship of Th> Tr> Tl is established among the temperatures Th, Tr, and Tl. When the scanning signal voltage Vg = Vr and √Id = C at the temperature Tr, scanning is performed at the temperature Th. If the signal voltage Vg = Vh (Vh <Vr), then √Id = C. If the scanning signal voltage Vg = Vl (Vr <M) at the temperature T1, then √Id = C, and the drain current depends on the temperature. Can be kept constant.
[0043]
  FIG. 3A is a graph showing an input waveform of a gradation signal (during halftone display) and a change in drain voltage at each temperature Th, Tr, Tl when the scanning signal voltage Vg is constant. . From FIG. 3A, it can be seen that the TFT characteristics change due to temperature change, and the amount of current flowing into the drain, that is, how the drain voltage rises, changes.
[0044]
  FIG. 3B is a graph showing changes in the drain voltage when the scanning signal voltage Vg is changed according to the temperature. As shown in FIG. 3B, the scanning signal voltage Vg is changed to Vh, Vr, Vl depending on the temperature, and the amount of current flowing into the drain electrode is controlled to be a constant value. Temperature dependence can be eliminated. As a result, it is possible to realize a liquid crystal display panel whose display does not change due to temperature changes.
[0045]
  This driving is effective even in a panel of voltage fluctuation driving, but it is a very effective means particularly in phase modulation driving in which the display changes sensitively with respect to a change in the temperature characteristic of the active element. In addition, since the drive voltage for gradation display is only binary in the case of phase modulation driving, there is almost no power loss at the time of step-up / step-down, and as a result, the liquid crystal display panel can be driven with low power consumption. Become.
[0046]
  Next, consider a driving method for changing the applied voltage Vcom of the common signal or the applied voltage Vs of the gradation signal in accordance with the temperature change of the liquid crystal display panel. FIG. 4 is a graph for explaining a driving method for changing the applied voltage Vcom of the common signal or the applied voltage Vs of the gradation signal according to the temperature change of the liquid crystal display panel. In FIG. 4A, a signal indicated by a rectangular wave 1 is an input signal, and a signal indicated by a curve 2 is a drain voltage. As shown in FIG. 4A, for example, as the panel temperature decreases, the characteristics of the TFT element change, the amount of current flowing into the drain electrode decreases, and the potential of the drain electrode decreases.
[0047]
  FIG. 4B is a graph for explaining a driving method for changing the voltage applied to the counter electrode in accordance with the temperature change of the liquid crystal display panel. First, consider a case where the gradation signal voltage Vs is applied to the drain electrode and the common signal voltage Vcom is applied to the counter electrode. For example, when the potential of the drain electrode decreases by ΔV from Vs as the temperature of the liquid crystal display panel decreases, the common signal voltage Vcom applied to the counter electrode so that the potential difference of the liquid crystal becomes constant regardless of the temperature change. Is reduced by ΔV as shown in FIG. In this way, temperature compensation of the TFT element can be performed.
[0048]
  When this driving is performed, the applied voltage Vcom of the common signal is lower than the scanning signal voltage, so that there is a merit that the voltage for voltage fluctuation can be set low.
[0049]
  Next, consider a case where the common signal voltage Vcom is applied to the drain electrode and the gradation signal voltage Vs is applied to the counter electrode. Also in this case, the characteristics of the TFT element change according to the temperature change of the liquid crystal display panel, and the potential of the drain electrode changes. Here, for example, when the potential of the drain electrode decreases by ΔV from Vcom as the temperature of the liquid crystal display panel decreases, the gradation applied to the counter electrode so that the potential difference of the liquid crystal becomes constant regardless of the temperature change. The signal voltage Vs is lowered by ΔV as shown in FIG. In this way, temperature compensation of the TFT element can be performed.
[0050]
  In the voltage fluctuation driving, when this driving is performed, since the gradation voltage is set for each gradation, when the gradation signal voltage Vs is changed according to the temperature, the set gradation is set. Temperature compensation can be performed without using a voltage and making a temperature compensation voltage.
[0051]
  As described above, by varying the voltage applied to the counter electrode in accordance with the temperature, the temperature compensation of the TFT element can be performed, and a liquid crystal display panel whose display does not change due to a temperature change can be realized.
[0052]
  In addition, driving that fluctuates the voltage applied to the counter electrode is effective even in a panel with voltage fluctuation driving, but it is extremely effective in phase modulation driving in which the display changes sensitively to changes in the temperature characteristics of active elements. It becomes an effective means. In addition, if the phase modulation drive is used, the drive voltage for gradation display is only binary, so there is almost no power loss during step-up / step-down, and as a result, the liquid crystal display panel can be driven with low power consumption. It becomes.
[0053]
  FIG. 4C is a graph for explaining a driving method for changing the voltage applied to the drain electrode in accordance with the temperature change of the liquid crystal display panel. First, consider a case where the gradation signal voltage Vs is applied to the drain electrode and the common signal voltage Vcom is applied to the counter electrode. For example, when it is estimated that the potential of the drain electrode decreases by ΔV from Vs as the temperature of the liquid crystal display panel decreases, it is applied as a gradation signal so that the potential difference of the liquid crystal becomes constant regardless of the temperature change. The voltage is increased by ΔV as shown in FIG. In this way, temperature compensation of the TFT element can be performed.
[0054]
  In the voltage fluctuation driving, when this driving is performed, since the gradation voltage is set for each gradation, when the gradation signal voltage Vs is changed according to the temperature, the set gradation is set. Temperature compensation can be performed without using a voltage and making a temperature compensation voltage.
[0055]
  Next, consider a case where the common signal voltage Vcom is applied to the drain electrode and the gradation signal voltage Vs is applied to the counter electrode. Also in this case, the characteristics of the TFT element change according to the temperature change of the liquid crystal display panel, and the potential of the drain electrode changes. Here, for example, when it is estimated that the potential of the drain electrode decreases by ΔV from Vcom as the temperature of the liquid crystal display panel decreases, it is applied as a common signal so that the potential difference of the liquid crystal becomes constant regardless of the temperature change. The voltage to be increased is increased by ΔV as shown in FIG. In this way, temperature compensation of the TFT element can be performed.
[0056]
  When this driving is performed, the applied voltage Vcom of the common signal is lower than the scanning signal voltage, so that there is a merit that the voltage for voltage fluctuation can be set low.
[0057]
  As described above, by varying the voltage applied to the drain electrode according to the temperature, the temperature compensation of the TFT element can be performed, and a liquid crystal display panel whose display does not change due to a temperature change can be realized.
[0058]
  In addition, driving that fluctuates the voltage applied to the drain electrode is effective even in a panel with voltage fluctuation driving, but it is extremely effective in phase modulation driving in which the display changes sensitively to changes in the temperature characteristics of active elements. It becomes an effective means. In addition, if the phase modulation drive is used, the drive voltage for gradation display is only binary, so there is almost no power loss during step-up / step-down, and as a result, the liquid crystal display panel can be driven with low power consumption. It becomes.
[0059]
  Next, the configuration of the voltage fluctuation circuit 5 will be described. The voltage fluctuation circuit 5 for performing temperature compensation includes a thermistor 11 whose resistance value changes with temperature and a regulator 12 that can control the output voltage according to the ratio of the set resistance value. FIG. 11 is a circuit diagram showing a specific circuit configuration of the voltage fluctuation circuit 5.
[0060]
  Here, R1 and R2 are fixed resistance values, Rth is the resistance value of the thermistor 11, Vin is an input voltage value, and Vout is an output voltage value. Rth is a resistance value that varies with temperature. Moreover, Vout shall be represented by the following formula (1).
Vout = α × (1+ (R2 + Rth) / R1) (1)
  In this equation, α represents a constant. Further, the expression of Vout is quoted from the standard regulator specifications. According to this equation, it can be seen that the voltage fluctuation circuit 5 changes the output voltage value Vout from the regulator 12 and outputs it when the resistance value of Rth varies with temperature. That is, the temperature compensation is performed when the signal voltage reflecting the value of Vout varies with temperature.
[0061]
  Next, the current flowing through R1, R2, and Rth is set to Ir. Strictly speaking, the current that originally flows through R1 must be set as I2, the current that flows through Rth and Rth as I2, and the current flowing from the adjustment pin ADJ of the regulator 12 must be set as Iadj. However, in the low-loss regulator 12 used when considering low power consumption driving, the current Iadj flowing from the adjustment pin has a very small current value (specifically, about several tens of nA). Therefore, the following description will be made assuming that I1≈I2 = Ir.
[0062]
  When considering the circuit configuration as described above, the power consumption generated by the external resistance values (R1, R2, Rth) provided for outputting the set voltage becomes an issue. The power consumption Pr generated by the external resistance value is represented by the product of the output voltage value Vout and the flowing current amount Ir. That is, Pr is
Pr = Vout × Ir (2)
It is expressed by the formula.
[0063]
  Further, since I1≈I2 = Ir, the output voltage value Vout can also be expressed by the following equation.
Vout = Ir × (R1 + R2 + Rth) (3)
  The power consumption Pr is expressed by the following equation by the equations (3) and (2).
Pr = β × (Vout)²   (Β = 1 / (R1 + R2 + Rth)) (4)
  That is, it can be seen that if the value of the output voltage value Vout output from the voltage fluctuation circuit is reduced, the power consumption caused by the external resistance value is reduced. For example, when the output voltage Vout becomes 1/2, the power consumption Pr becomes 1/4.
[0064]
  Based on the above, next, an actual drive circuit including a voltage fluctuation circuit will be described. Usually, a high signal voltage such as a scanning voltage is generated by boosting the power supply voltage supplied to the liquid crystal module several times.
[0065]
  Here, a conventional driving circuit will be described as a comparative example. FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional drive circuit. As shown in the figure, the conventional drive circuit is configured such that the input voltage Vin is first input to the booster circuit 13 and then the output voltage Vout is output from the voltage fluctuation circuit 5. That is, the conventional driving circuit is configured to apply temperature compensation by the voltage fluctuation circuit 5 to the signal voltage immediately before being supplied to the panel. However, in this configuration, temperature compensation is performed on the high signal voltage boosted by the booster circuit 13. Therefore, since the output voltage Vout output from the voltage fluctuation circuit 5 is a high voltage, this conventional drive circuit has a problem that power consumption at the external resistance value increases.
[0066]
  On the other hand, the drive circuit in this embodiment has a configuration as shown in FIG. That is, the drive circuit is configured such that the input voltage Vin is first input to the voltage fluctuation circuit 5 and then the output voltage Vout is output from the booster circuit 13. That is, unlike the above-described conventional configuration, the drive circuit of this embodiment first performs temperature compensation by the voltage fluctuation circuit 5 on the power supply voltage (input voltage Vin) before boosting. The voltage after the temperature compensation is boosted by the booster circuit 13 and supplied to the panel. As a result, the voltage value Vout output from the voltage fluctuation circuit 5 can be kept low, and the power consumed by the external resistor in the voltage fluctuation circuit 5 can also be reduced.
[0067]
  Further, since the value of the input voltage Vin is also lower than that of the conventional circuit configuration, the operating range voltage of the IC constituting the regulator used in the voltage fluctuation circuit 5 can be set low. That is, since the voltage fluctuation circuit 5 can be configured with an IC having a low withstand voltage, the voltage fluctuation circuit 5 for performing temperature compensation can be realized at lower cost.
[0068]
  FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the liquid crystal display device 10 including the above-described drive circuit. In this configuration, the temperature of the liquid crystal display panel 4 is detected by the temperature detector 3, and the detected temperature is transmitted to the voltage fluctuation circuit 5. The voltage variation circuit 5 performs temperature compensation by varying the input voltage according to the temperature detected by the detector 3. Then, the temperature-compensated signal is input to the booster circuit 13, boosted to a required voltage, and then input to the liquid crystal display panel 4.
[0069]
  Note that the configuration of the drive circuit described above is an effective means not only for phase modulation drive but also for voltage modulation drive. Further, the signal for performing temperature compensation is not limited to the scanning signal, and the above-described power consumption can be obtained regardless of which signal is input as long as the signal requires temperature compensation processing and boosting processing. The reduction effect can be obtained similarly.
[0070]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention, the liquid crystal display device is adapted to change the temperature of the liquid crystal display panel according to the temperature change.TFTDrive the elementscanningSignalAppliedVarying the voltageTFTFlows into the liquid crystal capacitance via the elementdrainMake the amount of current constant over temperatureTFTSince the voltage fluctuation circuit for compensating the temperature of the element is provided, it is possible to compensate for the temperature characteristic change of the active element and obtain a good display quality at any temperature in the operating range.
[0071]
  In addition, according to the present invention, since the temperature detector for detecting the temperature change of the liquid crystal display panel is provided, the temperature of the liquid crystal panel can be sequentially detected, and the temperature compensation of the active element according to the temperature change of the liquid crystal panel can be performed. It can be carried out.
[0072]
  Further, according to the present invention, the temperature of the active element is compensated by changing the voltage of the signal for driving the active element according to the temperature change of the liquid crystal display panel. In addition, it is possible to prevent display quality from being changed due to temperature changes.
[0073]
  Further, according to the present invention, temperature compensation is performed on the power supply voltage before boosting, and the compensated voltage is boosted by the boosting circuit and supplied to the panel. The voltage value (Vout) can be kept low, and the power consumed by the external resistance of the voltage fluctuation circuit can also be kept small.
[0074]
  Furthermore, since the input voltage value is also lower than the normal circuit configuration, the operating range voltage of an IC such as a regulator used in the voltage fluctuation circuit can be set low. As a result, since the voltage fluctuation circuit can be configured with an IC having a low withstand voltage, temperature compensation can be realized at a lower cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing temperature dependence of Vg-√Id characteristics of TFT (a-Si).
FIG. 3A shows an input waveform of a gradation signal (during halftone display) and a change in drain voltage at each temperature Th, Tr, Tl when the scanning signal voltage is constant. FIG. 5B is a graph showing the change in drain voltage at each temperature Th, Tr, Tl when the scanning signal voltage is changed according to the temperature.
FIG. 4 is a graph for explaining a driving method for changing an applied voltage Vcom of a common signal or an applied voltage Vs of a gradation signal in accordance with a temperature change of the liquid crystal display panel, and FIG. The signal is indicated by a rectangular wave 1 and the drain voltage is indicated by a curve 2. FIG. 5B shows the voltage applied to the counter electrode, and FIG. 4C shows the voltage applied to the drain electrode. Show.
FIG. 5 is a graph for explaining a gradation display method by voltage fluctuation driving;
FIG. 6 is a graph for explaining a gradation display method by phase modulation driving.
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram for one pixel of a liquid crystal display panel having TFT elements.
FIG. 8 is a graph showing temperature dependence of Vg-√Id characteristics of TFT (a-Si).
FIG. 9 is a graph showing a change in a gradation signal and a drain voltage in voltage fluctuation driving. FIG. 9A shows a temperature T = Tr (at room temperature), and FIG. 9B shows a temperature T = The time is Th (at the time of temperature rise).
FIG. 10 is a graph showing a change in a gradation signal and a drain voltage in phase fluctuation driving. FIG. 10A shows a temperature T = Tr (at room temperature), and FIG. 10B shows a temperature T = The time is Th (at the time of temperature rise).
FIG. 11 is a circuit diagram showing a circuit configuration example of a voltage fluctuation circuit.
FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional drive circuit.
FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a drive circuit according to an embodiment of the present invention.
14 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device including the drive circuit shown in FIG.
[Explanation of symbols]
  1 Input signal
  2 Drain voltage
  3 Temperature detector
  4 LCD panel
  5 Voltage fluctuation circuit
  10 Liquid crystal display device
  11 Thermistor
  12 Regulator
  13 Booster circuit

Claims

複数のＴＦＴ素子によってスイッチングを行う液晶表示パネルを備えたアクティブマトリックス駆動型液晶表示装置において、
該アクティブマトリックス駆動型液晶表示装置は位相変調駆動を行うものであり、
前記液晶表示パネルの温度変化に応じて、前記ＴＦＴ素子を駆動する走査信号の印加電圧を変化させて、該ＴＦＴ素子を介して液晶容量に流れ込むドレイン電流量が温度変化に対して一定になるようにＴＦＴ素子の温度補償を行う電圧変動回路を有することを特徴とする液晶表示装置。In an active matrix drive type liquid crystal display device having a liquid crystal display panel that is switched by a plurality of TFT elements,
The active matrix driving type liquid crystal display device performs phase modulation driving,
In accordance with the temperature change of the liquid crystal display panel, the applied voltage of the scanning signal for driving the TFT element is changed so that the amount of drain current flowing into the liquid crystal capacitance through the TFT element becomes constant with respect to the temperature change. A liquid crystal display device having a voltage fluctuation circuit for compensating temperature of the TFT element.

前記液晶表示パネルの温度変化を検出する温度検出器を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a temperature detector that detects a temperature change of the liquid crystal display panel.

前記ＴＦＴ素子を駆動する信号電圧を昇圧する昇圧回路をさらに備えているとともに、A voltage boosting circuit for boosting a signal voltage for driving the TFT element;
上記ＴＦＴ素子を駆動する信号電圧が、前記電圧変動回路によって電圧変化された後に、上記昇圧回路によって昇圧されることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a signal voltage for driving the TFT element is boosted by the boosting circuit after the voltage is changed by the voltage fluctuation circuit.