JP2004530171A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は液晶表示装置に関し、詳しくは、ガンマ電圧の補正を通じて残像を除去することができる液晶表示装置のガンマ電圧生成部に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、液晶表示装置は、薄膜トランジスタ(TFT)をスイッチング素子として用いてアナログ階調電圧を画素に印加することによりディスプレイを実現している。この時、階調電圧の数は、ソースドライバーにあるデジタルアナログ変換器(DAC:digital analog converter)の種類によって64または256個などに制限される。DACは、外部からの6ビットまたは8ビットのR、G、Bのデジタルデータを選択的にスイッチングすることによって、64個または256個の階調電圧を生成し、液晶表示板組立体のデータラインを通じて画素に供給する。
【0003】
図1には、液晶表示板組立体を構成する1つの画素に対する一般的な等価回路図が示されており、図2には、液晶表示板組立体を構成する画素を駆動するためのゲート電圧、データ電圧、及び画素電圧に対する一般的な波形図が示されている。
【0004】
前記DACで発生されて液晶表示板組立体上のデータラインに供給される階調電圧は、図1と図2とでデータ電圧Vdataとして表示されている。このデータ電圧は、ゲート電圧VgがHigh状態VgHとなってターンオンされたTFTを通過して画素電圧Vpとなる。液晶キャパシタClcに印加された画素電圧Vpと共通電圧Vcomとの差は、光の透過率を決定する。共通電圧Vcomは固定された値を有するか、2つの固定された値の間でスイングするため、画素電圧Vpが光透過率を実際に決定する。
【0005】
TFTのゲート電圧VgがHigh状態VgHである場合、画素電圧Vpはデータ電圧Vdataに到達する。TFTのゲート電圧がLow状態VgLに変わる瞬間、寄生キャパシタCg、Cgdによって画素電圧Vpがキックバック電圧Vkの分だけ減少する。
【0006】
この時のキックバック電圧Vkは、
【0007】
【数1】
(Clconは画素の充電時に充電された液晶キャパシタの容量、Clcoffは完全に放電された液晶キャパシタの容量、CgはTFTのチャンネルとゲートとの間の寄生容量、CgdはTFTのゲートとドレーンとの間の寄生容量である)となる。
【0008】
前記式から分かるように、キックバック電圧Vkは画素電圧Vpそのものだけでなく、図4に示したように、画素電圧Vpと共通電圧Vcomとの間の電圧差によって大きく変わるが、これは液晶キャパシタClcの両端に印加された電圧によって液晶キャパシタClcの容量が変わるためである。このような現象は液晶の誘電率異方性に因るものである。図3は、液晶キャパシタClcにバイアスされる電圧の大きさによって大きくなる誘電定数を示している。したがって、階調電圧を利用してキックバック電圧Vkを補償することは容易ではない。
【0009】
キックバック電圧Vkによる画素電圧Vpの歪曲を補償するために、共通電圧Vcomの調整を通じて中間階調(画素電圧Vpが1.8V程度)を補償する方法が使用される。この場合には、ホワイト階調とブラック階調とが完全に補償されない。しかし、ブラック階調とホワイト階調とを含む映像が長時間表示され、これでキックバック電圧Vkと中間階調電圧との差の分だけのDCバイアス電圧が長時間印加されると、イメージスティッキングという不良が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、このような従来の技術の問題を解決するためのものである。本発明の技術的課題は、キックバック電圧による残留DCバイアスを除去し、残像を最少化することができる液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
このような技術的課題を達成するために、本発明は、印刷回路基板モジュールから供給されるガンマ電圧を利用してソースドライバーが生成した階調電圧により画像を表示する液晶表示装置を提供する。前記液晶表示装置は、使用者が所定の方法で現在表示されている画像に対する所定のキックバック電圧を入力すると、中間階調でのキックバック電圧の分だけ共通電圧を調節するための共通電圧制御信号を生成し、中間階調を除いた階調のガンマ電圧を順番なく選択して、これに対応するガンマ電圧を調整するガンマ電圧生成部、そして前記共通電圧制御信号に基づいて中間階調でのキックバック電圧の分だけ共通電圧を調整して液晶表示装置パネルに出力する共通電圧生成部を含む。前記ガンマ電圧生成部は、
【0012】
【数2】
(Vkcは中間階調でのキックバック電圧、Vktは選択された階調でのキックバック電圧、VGMAUP(C)とVGMADN(C)とは中間階調での反転されたガンマ電圧、VGMAUP(t)とVGMADN(t)とは選択された階調での反転されたガンマ電圧である)を満たす。
【0013】
これにより、使用者が所定の方法で現在表示されている画像に対する所定のキックバック電圧を入力すると、前記ガンマ電圧生成部が、中間階調でのキックバック電圧の分だけ共通電圧を調整し、中間階調を除いた他の階調での歪曲された画素電圧を調整するために、中間階調のガンマ電圧を除いた他のガンマ電圧を調整する。ここで、中間階調のガンマ電圧を除いた他のガンマ電圧の変更は、中間階調のキックバック電圧と中間階調を除いた他の階調のうちの1つに対するキックバック電圧との差が、中間階調のガンマ電圧を示す2つの反転されたガンマ電圧の合計と選択された階調に対応する2つの反転されたガンマ電圧の合計との差の半分になるようにする。これで、表示される映像の残像を最少化することができる。
【0014】
このような技術的課題を解決するために、ガンマ電圧生成部から供給されるガンマ電圧を利用してソースドライバーが生成した階調電圧により画像を表示する液晶表示装置の駆動方法は、(a)使用者が所定の方法で現在表示されている画像に対する所定のキックバック電圧を入力すると、中間階調でのキックバック電圧の分だけ共通電圧を調整するための共通電圧制御信号を生成する段階、そして(b)中間階調を除いた他の階調のガンマ電圧を順番なく選択して調整する段階を含む。
【0015】
前記(b)段階でのガンマ電圧調整は、
【0016】
【数3】
(Vkcは中間階調のキックバック電圧、Vktは選択された階調のキックバック電圧、VGMAUP(C)とVGMADN(C)とは中間階調で反転されたガンマ電圧、VGMAUP(t)とVGMADN(t)とは選択された階調で反転されたガンマ電圧である)を満たす。
【発明の効果】
【0017】
本発明の実施例による液晶表示装置では、キックバック電圧による残留DCバイアスを除去し、残像を最少化した映像表示を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
本発明の好ましい実施例を示す添付図面を参照して、本発明について詳細に説明する。しかし、本発明は多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。明細書全体を通じて同一な部分ついては同一な図面符号を付けた。
【0019】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【0020】
図5は、本発明の一実施例によるガンマ電圧補正装置を示したブロック図である。図5に示すように、本発明の1実施例によるガンマ電圧補正装置は、キックバック電圧入力部100、ガンマ電圧生成部200、及び共通電圧生成部300から構成される。
【0021】
キックバック電圧入力部100は、液晶表示板組立体によって発生するキックバック電圧Vkをトリガーするために、PCBモジュールや液晶表示装置ケースなどに設けられたボタンである。これとは異なって、アプリケーションプログラムを使用することによって、以下に説明する制御機がキックバック電圧Vkを認識することができるようにすることもできる。キックバック電圧入力部100から入力されるキックバック電圧は、0、1、2、...の階調及び最大階調の各々に対するキックバック電圧Vk0、Vk1、Vk2、...及びVkmで示した。
【0022】
ガンマ電圧生成部200は、制御機210とガンマ電圧生成器220とからなる。
【0023】
制御機210は、中間階調でのキックバック電圧Vkの分だけ共通電圧値を調整するための共通電圧制御信号を生成し、ガンマ電圧を調整するためのガンマ電圧制御信号を生成し、中間階調を除いた全ての階調での歪曲された画素電圧を調整するために、中間階調を除いた全ての階調のガンマ電圧を順番なく選択して、以下の式を満足するようにする。
【0024】
【数4】
(Vkcは中間階調でのキックバック電圧、Vktは選択された階調での選択されたキックバック電圧、VGMAUP(C)とVGMADN(C)とは中間階調で反転されたガンマ電圧、VGMAUP(t)とVGMADN(t)とは選択された階調でのガンマ電圧である)
ガンマ電圧生成器220は、前記制御機210からのガンマ電圧制御信号に基づいてガンマ電圧を生成する。図6のように、ガンマ電圧は抵抗列を使用して分圧することにより生成される。ガンマ電圧生成器220によって生成されたガンマ電圧は、同一数のガンマ電圧からなる2つのグループのガンマ電圧を含む。つまり、共通電圧Vcomより大きいVGMAUP1、VGMAUP2、VGMAUP3、...、VGMAUP(n)を含む高ガンマ電圧群と共通電圧Vcomより小さいVGMADN1、VGMADN2、VGMADN3、...、VGMADN(n)を含む低ガンマ電圧群とがある。
【0025】
この時、ガンマ電圧の個数nは、ソースドライバーに内蔵されたDACのデジタル入力ビット数によって異なり、製造会社の仕様によって異なる。前記入力ビット数が6ビットである場合には、高電圧群と低電圧群とは各々5個ずつのガンマ電圧を必要とする。
【0026】
共通電圧生成部300は、前記共通電圧制御信号に基づいて中間階調でのキックバック電圧Vkの分だけ変更された共通電圧Vcomを生成して、液晶表示板組立体に提供する。
【0027】
以下、本発明の1実施例によるガンマ電圧補正装置の動作について、より詳細に説明する。
【0028】
図6に示すように、一般的なガンマ電圧生成器220は、電源AVDDと接地との間に位置した複数の抵抗列を含む。ガンマ電圧VGMA1〜VGMA10は液晶表示板組立体のデータラインに連結されているソースドライバーに供給される。ここでは、高電圧群と低電圧群とが6ビットDACに供給するための5個ずつのガンマ電圧を含む例について説明する。このようなガンマ電圧VGMA1〜VGMA10は、ソースドライバーの仕様に応じて一定のレベルで供給されるようにセッティングされているが、本発明では、画素電圧の歪曲による残留DCによる残像を除去するために、前記ガンマ電圧を再びセッティングする。
【0029】
高電圧群に属する5個のガンマ電圧VGMA1〜VGMA5は、共通電圧Vcomより大きい電圧を生成するためのガンマ電圧であって、表1に示すように、各々前記電圧VGMAUP5〜VGMAUP1と一致しており、低電圧群に属する5個のガンマ電圧VGMA6〜VGMA10は、共通電圧Vcomより小さい電圧を生成するためのガンマ電圧であって、表1に示すように、各々前記電圧VGMADN1〜VGMADN5と一致している。即ち、表示画面がノーマリーホワイトである場合、ガンマ電圧VGMA5、VGMA6は最大階調(ホワイト)のガンマ電圧を示し、ガンマ電圧VGMA1、VGMA10は最低階調(ブラック)のガンマ電圧を示し、ガンマ電圧VGMA3、VGMA8は中間階調のガンマ電圧を示す。
【0030】
図7は、ガンマ電圧補正前後のガンマ電圧を示したグラフであって、ガンマ電圧が、6ビットを処理するDACに供給するための階調値に基づいて示されている。本発明の実施例として、反転駆動をする場合に10個のガンマ電圧に対する階調を表示したものである。ここで、実線は動作している液晶表示装置パネルの表示特性を示すものであり、点線はフリッカー、つまり画素電圧の歪曲(キックバック電圧)を補償して共通電圧Vcomとガンマ電圧とにより残留DCを除去することによって得られるガンマ特性を示す。
【0031】
【表1】
残留DCによる残像を除去するために、まず、液晶表示装置にバイアスされる電圧によって異なって示されるキックバック電圧Vkを求める必要があるが、これは、スパイスシミュレーションまたは測定を通じて得られる。しかし、キックバック電圧Vkは、画素電圧によって誘電率が変わる液晶の特性のために線形的に現れない。したがって、共通電圧Vcomだけでキックバック電圧を補償するのは好ましくない。共通電圧Vcomだけでキックバック電圧を補償すると、中間階調から一側の階調でのみキックバック電圧の補償が行われ、他側ではキックバック電圧が悪化する結果を招くためである。したがって、画素電圧に応じて(階調に応じて)ガンマ電圧を異なるように調整するのが好ましい。
【0032】
例えば、動作中の液晶表示板組立体に供給されているガンマ電圧が表1の補正前のガンマ電圧と同じである時、ソースドライバーに供給される10個の反転されたガンマ電圧は、図7の実線で表示される。この時、前記のように得られたキックバック電圧Vkは、最低階調でVk0=0.65V、中間階調でVkc=0.75V、最大階調でVkm=1.02Vである。ここで、前記のようなキックバック電圧Vkは、前記のようにPCBモジュールに設けられている調整端子などを使って使用者が入力したり、液晶表示装置のケースに設けられている入力キーなどで入力することができ、アプリケーションプログラムを使用して制御機210が自動的に認識するようにすることもできる。
【0033】
まず、中間階調(階調値31)での補正前のガンマ電圧は、VGMA3[VGMAUP(C)]が5.94V、VGMA8[VGMADN(C)]が2.44Vであり、キックバック電圧Vkcが0.75Vであるので、制御機210は中間階調でのキックバック電圧の分だけ共通電圧を調整する共通電圧制御信号を生成し、これは、中間階調でのキックバック電圧(0.75V)=共通電圧調整量(0.75V)のように表すことができる。
【0034】
このようにして、共通電圧は0.75V小さくなり、中間階調でのガンマ電圧はVGMA3[VGMAUP(C)]が5.94V、VGMA8[VGMADN(C)]が2.44Vに維持された状態にある。
【0035】
次に、中間階調を除いた他の階調での歪曲された画素電圧を調整するために、前記制御機210が中間階調を除いた他の階調のガンマ電圧を順番なく選択して、対応するガンマ電圧を変更するガンマ電圧制御信号を発生させる。つまり、中間階調でのキックバック電圧Vkcと中間階調を除いた他のガンマ電圧のうち選択された階調に対するキックバック電圧Vktとの差が、2つの反転されたガンマ電圧VGMAUP(C)、VGMADN(C)の合計と前記選択された階調に対応する2つの反転されたガンマ電圧VGMAUP(t)、VGMADN(t)の合計との差の半分と同じである。これを式で表すと、
【0036】
【数5】
(Vkcは中間階調のキックバック電圧、Vktは選択された階調のキックバック電圧、VGMAUP(C)とVGMADN(C)とは中間階調で反転されたガンマ電圧、VGMAUP(t)とVGMADN(t)とは選択された階調で反転されたガンマ電圧である)となる。
【0037】
前記例で、最大階調でのガンマ電圧VGMA5(VGMAUP1)、VGMA6(VGMADN1)を変更するために、制御機210は、中間階調でのキックバック電圧(Vkc=0.75V)と最大階調に対するキックバック電圧(Vkm=1.02V)との差(0.27V)が、中間階調のガンマ電圧を示す2つの反転されたガンマ電圧(VGMA3=5.94V、VGMA8=2.44V)の合計8.38Vと前記最大階調のガンマ電圧を示す2つの反転されたガンマ電圧(VGMA5=5.28V、VGMA6=3.64V)の合計8.92Vとの差0.54Vの半分になるように制御する。また、歪曲された画素電圧を調整するために、制御機210は、最大階調のガンマ電圧を0.27V変更させるガンマ電圧制御信号を生成し、ガンマ電圧生成器220は、調整された電圧を出力するようにセッティングされている。この時、最大階調側では歪曲される電圧が最低階調側より大きく現れるため、図6と図7とに示すように、ガンマ電圧が0.27V高く調整されなければならない。つまり、
【0038】
【数6】
のように整理することができる。
【0039】
このようにすれば、最大階調に対するキックバック電圧1.02Vに対してデータ電圧Vdataを0.27V高く補正するので、最大階調での画素電圧の歪曲量は0.75Vであって、中間階調での歪曲量0.75Vと同じになる。ところが、前記で共通電圧Vcomを0.75V小さく補正したので、結局、画素電圧の歪曲を除去した結果となる。
【0040】
同様に、最低階調でのガンマ電圧VGMA1(VGMAUP5)、VGMA10(VGMADN5)を調整するために、制御機210は、中間階調でのキックバック電圧(Vkc=0.75V)と最低階調に対するキックバック電圧(Vk0=0.65V)との差(0.1V)が、中間階調のガンマ電圧を示す2つの反転されたガンマ電圧(VGMA3=5.94V、VGMA8=2.44V)の合計8.38Vと前記最低階調のガンマ電圧を示す2つの反転されたガンマ電圧(VGMA1=7.43V、VGMA10=0.75V)の合計8.18Vとの差0.2Vの半分になるように制御する。また、歪曲された画素電圧を調整するために、制御機210が最低階調のガンマ電圧を0.1V変更するガンマ電圧制御信号を生成すると、ガンマ電圧生成器220が調整された電圧を出力するようにセッティングされている。この時、最低階調側では歪曲される電圧が最高階調側より小さく現れるので、図6と図7とに示すように、ガンマ電圧が0.1V小さく調整されなければならない。つまり、
【0041】
【数7】
のように整理することができる。
【0042】
このようにすれば、最低階調に対するキックバック電圧(Vk0=0.65V)に対して0.1V小さく補正されたので、結局、最低階調での画素電圧の歪曲量は0.75Vであって、中間階調での歪曲量0.75Vと同じになる。ここでも、共通電圧Vcomを0.75V小さく補正したので、画素電圧の歪曲を除去した結果となる。
【0043】
結局、画素電圧の歪曲量が階調範囲の全体で同じになるので、共通電圧Vcomを調整したことにより、階調範囲の全体で歪曲なく画像を液晶表示装置パネルに表示することが可能になる。
【0044】
最大階調及び最少階調を除いた他の階調でのガンマ電圧も、同じ方法で順番なく調整することにより、全てのガンマ電圧VGMA1〜VGMA10を調整する。ここで、ガンマ電圧はランダムに調整され、ビット数に対応する全てのガンマ電圧を調整する。前記の例で、ガンマ電圧補正装置によるガンマ電圧変更前後のガンマ電圧値は、表1に示すとおりである。また、ガンマ電圧補正装置によるガンマ電圧変更前後の値を階調によるグラフで示すと図7のようになる。
【0045】
前記例では、ノーマリーホワイト液晶表示装置と最大階調(ホワイト)でのキックバック電圧が最低階調(ブラック)でのキックバック電圧より大きい場合に対して、最大階調のガンマ電圧は高くし、最低階調のガンマ電圧は低くする補正方法を説明した。しかし、液晶の種類によって、キックバック電圧が示す大きさと方向などが異なることがある。このため、ガンマ電圧の調整は、中間階調に対して共通電圧を調整して画素電圧の歪曲が無いようにした後、中間階調より大きい階調側と中間階調より小さい側とのガンマ電圧を変更する時に、キックバック電圧が大きい側はガンマ電圧を高くし、キックバック電圧が小さい側はガンマ電圧を小さくすることを意味する。
【0046】
前記のように、本発明の実施例では、使用者が所定の方法でディスプレイの現在画面に対する所定のキックバック電圧を入力すると、前記ガンマ電圧生成部が中間階調でのキックバック電圧の分だけ共通電圧を変更する。そして、中間階調を除いた他の階調での歪曲された画素電圧を調整するために、中間階調のガンマ電圧を除いた他のガンマ電圧を調整する。ここで、中間階調のガンマ電圧を除いた他のガンマ電圧の変更は、中間階調でのキックバック電圧と中間階調を除いた他のガンマ電圧のうち選択された階調に対するキックバック電圧との差が、中間階調のガンマ電圧を示す2つの反転されたガンマ電圧の合計と前記選択された階調に対応する2つの反転されたガンマ電圧の合計との差の半分になるようにする。これにより、表示映像の残像を最少化する。
【0047】
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【0048】
【図1】1画素に対する一般的な等価回路図である。
【図2】ゲート電圧、データ電圧、及び画素電圧に対する一般的な波形図である。
【図3】印加電圧による一般的な液晶の誘電率を示すグラフである。
【図4】画素電圧による一般的なキックバック電圧を示すグラフである。
【図5】本発明の一実施例によるガンマ電圧補正装置を示したブロック図である。
【図6】図5に示したガンマ電圧補正装置のガンマ電圧出力部から出力されたガンマ電圧を示した図面である。
【図7】ガンマ電圧補正前後のガンマ電圧を階調電圧に対して示したグラフである。
Claims (4)
- 印刷回路基板モジュールから供給されるガンマ電圧を利用してソースドライバーが生成した階調電圧により画像を表示する液晶表示装置であって、
使用者が所定の方法で現在表示されている画像に対する所定のキックバック電圧を入力すると、中間階調でのキックバック電圧の分だけ共通電圧を調節するための共通電圧制御信号を生成し、中間階調を除いた階調のガンマ電圧を順番なく選択して、これに対応するガンマ電圧を調整するガンマ電圧生成部、そして
前記共通電圧制御信号に基づいて中間階調でのキックバック電圧の分だけ共通電圧を調整して液晶表示装置パネルに出力する共通電圧生成部を含む、液晶表示装置。 - ガンマ電圧生成部から供給されるガンマ電圧を利用してソースドライバーが生成した階調電圧により画像を表示する液晶表示装置の駆動方法であって、(a)使用者が所定の方法で現在表示されている画像に対する所定のキックバック電圧を入力すると、中間階調でのキックバック電圧の分だけ共通電圧を調整するための共通電圧制御信号を生成する段階、そして(b)中間階調を除いた他の階調のガンマ電圧を順番なく選択して調整する段階を含む、液晶表示装置の駆動方法。
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