JP2007333865A

JP2007333865A - 液晶表示装置及び液晶表示装置のガンマ特性補正方法

Info

Publication number: JP2007333865A
Application number: JP2006163491A
Authority: JP
Inventors: Kengo Shiragami; 謙吾白神; Tomotoshi Kato; 友敏加藤
Original assignee: Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】ＳＣ反転駆動方式のアクティブマトリクス型液晶表示装置において、ガンマ特性のばらつきを補正する。
【解決手段】複数の画素１０は画素電極１３と保持容量線ＳＬ１，ＳＬ２，・・・ＳＬｎの間に形成された保持容量１５を備える。そして、保持容量線ＳＬ１，ＳＬ２，・・・ＳＬｎに一定の振幅Ｖｓｃで変化する保持容量線駆動信号Ｖｓｃ１，Ｖｓｃ２，・・・，Ｖｓｃｎを供給する保持容量線駆動回路４０と、保持容量線駆動信号Ｖｓｃ１，Ｖｓｃ２，・・・，Ｖｓｃｎの振幅を調整可能な振幅設定回路５１を備える。振幅設定回路５１は、保持容量線駆動信号Ｖｓｃ１，Ｖｓｃ２，・・・，Ｖｓｃｎの振幅Ｖｓｃに対応したデータを記憶する記憶装置５２から、補正データを読み出して、その補正データに基づいて保持容量線駆動信号Ｖｓｃ１，Ｖｓｃ２，・・・，Ｖｓｃｎの振幅Ｖｓｃを設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置のガンマ特性補正方法に関し、特に保持容量線の反転駆動機能を有した液晶表示装置及び液晶表示装置のガンマ特性補正方法に関する。

従来より、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以降、「ＴＦＴ」と略称する）のようなスイッチング素子を介して、各画素の画素電極に表示信号（ビデオ信号）を供給するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、様々な低消費電力化の方法が開発されている。その１つとして、保持容量線反転駆動方式（以降、「ＳＣ反転駆動方式」と略称する）が知られている。ＳＣ反転駆動方式は、画素電極と対向する共通電極の共通電位を基準として表示信号を反転させると共に、保持容量線に、一定の振幅で変化する保持容量駆動信号を供給するという駆動方式である。

保持容量駆動信号の変化に伴って、保持容量の容量結合効果で、画素電極の電位が変化する。そのため、表示信号の正極性及び負極性間の電位差を小さくすることが可能となり、表示信号を供給する水平駆動回路の消費電力を低減することができる。このようなＳＣ反転駆動方式については特許文献１に開示されている。
特開平１２−８１６０６号公報

しかしながら、上述したＳＣ反転駆動方式によるアクティブマトリクス型液晶表示装置では、画素電極と保持容量線との間に形成される保持容量は、その線幅や厚さ等の製造上のばらつきに起因して、その容量値にばらつきが生じる。そのため、液晶表示装置毎に、そのガンマ特性がばらつくという問題が生じていた。

このガンマ特性のばらつきが生じるメカニズムについて説明する。画素電極の電位（以降、「画素電極電位Ｖｐ」と略称する）は、数１、数２で表される。

ここで、Ｃｓｃは保持容量の容量値、Ｃｌｃは液晶層の容量値、Ｃｐａは画素に寄生する他の容量値である。また、Ｖｓｉｇは表示信号である階調に対応したアナログ電位、Ｖｃｏｍは共通電位、Ｖｓｃは保持容量駆動信号の振幅である。ΔＶｓｃは、保持容量駆動信号の変化に伴う画素電極電位Ｖｐの変化量である。

これから分かるように、ΔＶｓｃは、保持容量の容量値Ｃｓｃのばらつきによって変化する。つまり、容量値Ｃｓｃが大きくなれば、ΔＶｓｃは大きくなり、その分、画素電極電位Ｖｐの変化も大きくなる。逆に、容量値Ｃｓｃが小さくなれば、ΔＶｓｃは小さくなり、その分、画素電極電位Ｖｐの変化も小さくなる。

このような特性を反映して、液晶表示装置のガンマ特性にもばらつきが生じる。即ち、図５のガンマ特性に示すように、容量値Ｃｓｃが大きくなれば、画素電極電位Ｖｐの変化も大きくなるので、ガンマ特性カーブＣ１は基準カーブＣ０から上にずれる。容量値Ｃｓｃが小さくなれば、その分、画素電極電位Ｖｐの変化も小さくなるので、ガンマ特性カーブＣ２は、ガンマ特性の基準カーブＣ０から下にずれる。

そこで本発明の液晶表示装置は、複数の画素を備え、各画素は、画素電極と、この画素電極と保持容量線の間に接続された保持容量を備え、さらに、前記保持容量線に一定の振幅で変化する保持容量線駆動信号を供給する保持容量線駆動回路と、前記保持容量線駆動信号の振幅を調整可能な振幅設定回路と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、保持容量線駆動信号の振幅を設定可能な振幅設定回路を備えているので、ガンマ特性のばらつきに応じて、保持容量線駆動信号の振幅を設定することにより、ガンマ特性のばらつきを補正することが可能になる。

より具体的には、保持容量Ｃｓｃの容量値のばらつきを相殺するように、保持容量線駆動信号の振幅Ｖｓｃを設定することである。つまり、容量値Ｃｓｃが小さい場合には保持容量線駆動信号の振幅Ｖｓｃを大きくし、容量値Ｃｓｃが大きい場合には保持容量線駆動信号の振幅Ｖｓｃを小さくする。これにより、ＳＣ反転駆動に伴う画素電極電位Ｖｐの変化を一定とすることができる。

また、本発明の液晶表示装置のガンマ特性補正方法は、複数の画素を備え、各画素は、画素電極と、この画素電極と保持容量線の間に接続された保持容量を備え、さらに、前記保持容量線に一定の振幅で変化する保持容量線駆動信号を供給する保持容量線駆動回路を備える液晶表示装置のガンマ特性補正方法であって、液晶表示装置のガンマ特性を測定し、測定されたガンマ特性と基準のガンマ特性とを比較し、その比較結果に基づいて、前記ガンマ特性を補正するように前記保持容量線駆動信号の振幅を決定することを特徴とする。

かかる構成によれば、ガンマ特性のばらつきを適切に補正することが可能になる。

本発明によれば、ＳＣ反転駆動方式の液晶表示装置において、保持容量のばらつきに起因するガンマ特性のばらつきを適切に補正することができる。

本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成について図面を参照しながら説明する。図１及び図２は、このアクティブマトリクス型液晶表示装置の等価回路図である。図２では、図１の保持容量線駆動回路４０の詳細な構成を示している。

ガラス基板１上に、行列状に配置された複数の画素１０からなる表示領域１Ａが配置されている。各行の画素１０に配置された画素選択用のＴＦＴ１１のゲートには、行方向に延びる走査線ＧＬ１，ＧＬ２，・・・，ＧＬｎがそれぞれ接続されている。また、各列のＴＦＴ１１のドレインには、列方向に延びる表示信号線ＤＬ１，ＤＬ２，・・・，ＤＬｎが、それぞれ接続されている。ＴＦＴ１１のソースには画素電極１２が接続されており、この画素電極１２と、これに対向する共通電極１３の間に液晶１４が配置されている。また、各行に対応して、保持容量線ＳＬ１，ＳＬ２，・・・，ＳＬｎが配置されており、画素電極１２と、それに対応する保持容量線ＳＬ１，ＳＬ２，・・・，ＳＬｎとの間に保持容量１５が形成されている。

また、ガラス基板１上には、走査線ＧＬ１，ＧＬ２，・・・，ＧＬｎに、順次に画素選択信号Ｖｇ１，Ｖｇ２、・・・Ｖｇｎを出力する垂直駆動回路２０が配置され、表示信号線ＤＬ１，ＤＬ２，・・・，ＤＬｎに対して表示信号Ｖｓｉｇを出力する水平駆動回路３０が配置され、保持容量線ＳＬ１，ＳＬ２，・・・，ＳＬｎに対応した保持容量駆動信号Ｖｓｃ１、Ｖｓｃ２，・・・Ｖｓｃｎを出力する保持容量線駆動回路４０が配置されている。

さらに、ガラス基板１上もしくはその外部には、垂直駆動回路２０、水平駆動回路３０、及び保持容量線駆動回路４０を制御する制御回路５０が配置されている。

保持容量線駆動回路４０は、図２に示すように、反転制御回路４１と、この反転制御回路４１からの反転制御信号に応じて相補的にスイッチングする第１のトランスファーゲート４２及び第２のトランスファーゲート４３を備えている。図２では、簡単のため、第１行の保持容量線ＳＬ１に対応する保持容量駆動信号Ｖｓｃ１を作成する回路だけを示している。他の行の保持容量線に対応する保持容量駆動信号を作成する回路についても、反転制御信号のタイミングが異なることを除いて上記と同様である。

第１のトランスファーゲート４２には、高電位ＶＨが印加され、第２のトランスファーゲート４３には、低電位ＶＬが印加されている。反転制御信号は、画素選択信号Ｖｇ１が選択状態から非選択状態に遷移したときに変化する信号である。反転制御信号がハイになると、第１のトランスファーゲート４２がオンして保持容量駆動信号Ｖｓｃ１は高電位ＶＨとなり、反転制御信号がロウになると、第２のトランスファーゲート４３がオンして保持容量駆動信号Ｖｓｃ１は低電位ＶＬとなる。

ここで、高電位ＶＨは、記憶装置５２から読み出されたガンマ特性の補正データに基づいて、振幅設定回路５１によって調整される。したがって、低電位ＶＬは接地電位に固定されているが、高電位ＶＨは任意に調整可能であるから、これにより保持容量駆動信号Ｖｓｃ１の振幅Ｖｓｃ（＝ＶＨ−ＶＬ）が調整可能になる。これにより、ガンマ特性のばらつきが補正される。なお、この回路では、低電位ＶＬを固定して、高電位ＶＨを調整するようにして回路構成を簡略化しているが、要は、保持容量駆動信号Ｖｓｃ１の振幅Ｖｓｃを調整できればよいので、逆に高電位ＶＨを固定して、低電位ＶＬを調整するようにしてもよいし、低電位ＶＬと高電位ＶＨの両方を調整可能に構成してもよい。

また、記憶装置５２としては、アクティブマトリクス型液晶表示装置の電源がオフになっても補正データが失われないようにするために、ＥＥＰＲＯＭのような不揮発性半導体装置であることが好ましい。そして、液晶表示装置の電源投入時には、制御回路５０は、記憶装置５２にアクセスし、それに記憶された補正データを読み出して、その補正データに基づいて、振幅設定回路５１によって高電位ＶＨを設定する。

次に、上述したアクティブマトリクス型液晶表示装置の動作について、図３の動作タイミング図を参照して説明する。まず、電源が投入されると、記憶装置５２から補正データが読み出され、その補正データに基づいて、振幅設定回路５１によって高電位ＶＨが設定される。

第１行目の走査線ＧＬ１に供給される画素選択信号Ｖｇ１がハイになり、１行目の画素１０のＴＦＴ１１がオン状態になると、表示信号線ＤＬ１，ＤＬ２，・・・，ＤＬｎから正極性の表示信号Ｖｓｉｇが、ＴＦＴ１１を通して各画素１０に書き込まれ、保持容量１５に保持される。その後、画素選択信号Ｖｇ１がロウに遷移すると、これを受けて、保持容量駆動信号Ｖｓｃ１が低電位ＶＬから高電位ＶＨに変化する。これにより、画素電極電位Ｖｐは、保持容量１５の容量結合効果により、数１のように、正の方向にΔＶｓｃだけ高くなる。変化後の画素電極電位Ｖｐは保持容量１５によって一垂直期間保持され、これに応じた表示が行われる。

次に、２行目の走査線ＧＬ２に供給される画素選択信号Ｖｇ２がハイになり、２行目の画素１０のＴＦＴ１１がオン状態になると、表示信号線ＤＬ１，ＤＬ２，・・・，ＤＬｎから負極性の表示信号Ｖｓｉｇが、ＴＦＴ１１を通して各画素１０に書き込まれ、保持容量１５に保持される。その後、画素選択信号Ｖｇ２がロウに遷移すると、保持容量駆動信号Ｖｓｃ２が高電位ＶＨから低電位ＶＬに変化する。これにより、画素電極電位Ｖｐは、保持容量１５の容量結合効果により、数１のように、負の方向にΔＶｓｃだけ低くなる。変化後の画素電極電位Ｖｐは保持容量１５によって１垂直期間保持され、これに応じた表示が行われる。

このようにして、ＳＣ反転駆動が１垂直期間繰り返され、次の１垂直期間では、表示信号Ｖｓｉｇの極性と、保持容量線駆動信号の電位が反転される。例えば、１行目については、第１行目の走査線ＧＬ１に供給される画素選択信号Ｖｇ１がハイになり、１行目の画素１０のＴＦＴ１１がオン状態になると、表示信号線ＤＬ１，ＤＬ２，・・・，ＤＬｎから負極性の表示信号Ｖｓｉｇが、ＴＦＴ１１を通して各画素１０に書き込まれ、保持容量１５に保持される。その後、画素選択信号Ｖｇ１がロウに遷移すると、これを受けて、保持容量駆動信号Ｖｓｃ１が高電位ＶＨから低電位ＶＬに変化する。

このように、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置によれば、ＳＣ反転駆動については通常のものであるが、保持容量駆動信号Ｖｓｃ１、Ｖｓｃ２，・・・の振幅Ｖｓｃがガンマ特性のばらつきに応じて調整されているところに特徴がある。

次に、このアクティブマトリクス型液晶表示装置のガンマ特性補正方法について説明する。図４は、本実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置１００及びガンマ特性検査装置７０を示す概念図である。図４に示すように、最初に、完成したアクティブマトリクス型液晶表示装置の検査工程において、検査用階調信号出力回路６２は、制御回路５０と演算回路６１に表示領域１Ａに黒色表示から白色表示に至るまでの数ポイントにおける検査用階調信号を供給する。そして、上記階調毎に、表示領域１Ａの輝度を光学的測定器６０により測定する。

光学的測定器６０によるこれら各階調に対する輝度の測定結果は演算回路６１に与えられる。演算回路６１は、上記測定結果を基にガンマ特性を算出し、そのガンマ特性と、予め準備された所望のガンマ特性、即ちガンマ特性の基準値との偏差を算出する。さらに、このガンマ特性のばらつきに基づいて、そのばらつきを補正するような保持容量駆動信号の高電位ＶＨが算出される。この保持容量駆動信号の高電位ＶＨの算出は、例えば、予め製品設計時に準備された、ガンマ特性の基準値からの偏差と高電位ＶＨの設定値とを紐付けしたテーブルを用いて行われる。そして、この算出結果が補正データに変換され、記憶装置５２に格納される。以降、液晶表示装置の電源投入時に記憶装置５２に格納された補正データに対応した保持容量駆動信号の高電位ＶＨが設定され、この条件の下で上述したＳＣ反転駆動の動作が行われる。

ここで、図５を参照して説明すると、上述したガンマ特性のばらつきを補正するということは、ガンマ特性カーブＣ１，Ｃ２をガンマ特性の基準カーブＣ０と一致もしく略一致させることと等価である。なお、上述した保持容量駆動信号の高電位ＶＨを決定する過程は、いずれかのステップもしくは全てのステップが、演算回路６１によらず、人間の作業により行われてもよい。

本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の等価回路図である。本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の等価回路図である。本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の動作タイミング図である。本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置を示す概念図である。アクティブマトリクス型液晶表示装置の輝度対電圧曲線を示す図である。

符号の説明

１０画素１１ＴＦＴ１２画素電極
１３共通電極１４液晶層１５保持容量
２０垂直駆動回路３０水平駆動回路４０保持容量線駆動回路
４１極性反転駆動回路
４２インバータ４３，４４トランスファーゲート
５０制御回路５１信号生成器５２記憶回路
６０光学測定器６１演算回路
ＧＬ１，ＧＬ２，・・・ＧＬｎ走査線
ＤＬ１，ＤＬ２，・・・ＤＬｎ表示信号線
ＳＬ１，ＳＬ２，・・・ＳＬｎ保持容量線

Claims

複数の画素を備え、各画素は、画素電極と、この画素電極と保持容量線の間に接続された保持容量を備え、
さらに、前記保持容量線に一定の振幅で変化する保持容量線駆動信号を供給する保持容量線駆動回路と、
前記保持容量線駆動信号の振幅を調整可能な振幅設定回路と、を備えることを特徴とする液晶表示装置。
前記保持容量線駆動信号の振幅に対応したデータを記憶する記憶装置を備え、前記振幅設定回路は、前記記憶装置から読み出された前記データに基づいて前記保持容量線駆動信号の振幅を設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
前記記憶装置は不揮発性記憶装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
前記データは、液晶表示装置のガンマ特性を補正するための補正データであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の液晶表示装置。
複数の画素を備え、各画素は、画素電極と、この画素電極と保持容量線の間に接続された保持容量を備え、さらに、前記保持容量線に一定の振幅で変化する保持容量線駆動信号を供給する保持容量線駆動回路を備える液晶表示装置のガンマ特性補正方法であって、
液晶表示装置のガンマ特性を測定し、
測定されたガンマ特性と基準のガンマ特性とを比較し、
その比較結果に基づいて、前記ガンマ特性を補正するように前記保持容量線駆動信号の振幅を決定することを特徴とする液晶表示装置のガンマ特性補正方法。