JP2008164850A - 液晶表示装置の基準電圧調整方法 - Google Patents

液晶表示装置の基準電圧調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】コモン電圧に対する残留DC成分の発生を回避して、フリッカや焼きつきなどの発生を確実に回避した液晶表示装置の基準電圧調整方法を得る。
【解決手段】液晶表示パネル30と、記憶装置11Aを含み、映像信号Aに基づき階調表示用の基準電圧VRを生成する表示制御回路10Aと、液晶表示パネル30のコモン電極にコモン電圧を印加するとともに、基準電圧VRに基づく交流駆動信号を液晶表示パネル30の各画素電極に印加するドライバ回路20とを備えた、表示制御回路10Aの基準電圧調整方法であって、交流駆動信号のフィードバック調整時において、液晶表示パネル30の実際の表示画像に基づき、表示画像の輝度が目標輝度と一致し、かつフリッカが最小となるように、基準電圧VRに対する補正データをあらかじめ記憶装置11Aに格納する調整ステップを有する。
【選択図】図1

Description

この発明は、コモン電極に対して画素電極を正負方向に交流駆動して画像を表示する液晶表示装置の基準電圧調整方法に関し、特に階調表示用の基準電圧(階調基準電圧)に対する補正データが格納された液晶表示装置の基準電圧調整方法に関するものである。
従来の液晶表示装置は、輝度特性やホワイトバランスの製造ばらつきなどを改善して階調表示性能を向上させるために、表示制御回路内にルックアップテーブル(LUT)が設けられており、LUT内に階調基準電圧(以下、単に「基準電圧」という)に対する所定の補正データがあらかじめ格納されている(たとえば、特許文献1、特許文献2参照)。
図10は特許文献1または特許文献2に記載された従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図10において、従来の液晶表示装置1は、D/A変換器により構成された表示制御回路10と、ドライバ回路20と、液晶表示パネル30とを備えている。
表示制御回路10は、ルックアップテーブル(LUT)からなる記憶装置11と、基準電圧生成回路12とを備え、外部から入力される映像信号A(デジタル信号)に基づいて、D/A変換された表示信号Bと階調表示用の基準電圧VR(アナログ信号)とを生成する。
記憶装置11内のルックアップテーブルは、映像信号Aを補正するための補正データをあらかじめ保存しており、入力された映像信号Aを、補正データで補正し、製造ばらつきなどを修正した映像信号に変換する。基準電圧生成回路12は、補正後の映像信号に基づいて、階調表示用の基準電圧VRを生成する。
ドライバ回路20は、液晶表示パネル30のコモン電極(図示せず)にコモン電圧Vcomを印加するとともに、表示信号Bおよび基準電圧VRに基づく交流駆動信号を液晶表示パネル30の各画素電極に印加して、液晶表示パネル30に所望の画像を表示させる。
図11は従来の液晶表示装置1における中心電圧と駆動電圧との関係を図式的に示すタイミングチャートである。図11において、中心電圧の上下に示した交流駆動用の正極電位(V+)および負極電位(V−)は、液晶表示パネル30の画素電極(図示せず)に印加される。
正極電位(V+)および負極電位(V−)は、それぞれ、白色表示用の最大電位V+max、V−maxと、黒色表示用の最小電位V+min、V−minとの間の任意数の階調電位を有する。画素電極は、たとえば白色表示時には、実線矢印で示すように最大電位V+max、V−maxの振幅で交流駆動され、また、白色表示時には、2点鎖線矢印で示すように、最小電位V+min、V−minの振幅で交流駆動される。
図10および図11に示すように、液晶表示装置1において、液晶表示パネル30の画素電極には、映像信号Aに基づく交流駆動するための正極電位(V+)および負極電位(V−)が、表示制御回路10およびドライバ回路20を介して印加される。このとき、表示制御回路10内の記憶装置11において、映像信号Aには、所定の補正データによる補正が施されている。
しかし、所定の補正データのみによる補正では、個々の液晶表示装置1のばらつきを完全に吸収することができず、正極電位(V+)と負極電位(V−)との間にアンバランスが生じ、液晶表示パネル30での表示画面にフリッカが発生する可能性がある。また、正極電位(V+)と負極電位(V−)とのバランスが悪い状態で交流電圧を印加し続けると、コモン電極と画素電極との間の液晶にDC成分が残り、残留DC成分により焼きつきが発生する。
特に、図11から明らかなように、正極電位(V+)および負極電位(V−)は、グランド電位GNDに対するDC成分が互いに異なることから、液晶表示装置1内の回路インピーダンスによる正極電位(V+)および負極電位(V−)に対する電圧降下成分が非対称となるので、単に補正データによる補正を施しても、交流駆動時の残留DC成分をなくすことはできない。たとえば、白色表示時における正極の最大電位V+maxでのインピーダンス成分による電圧降下は、負極の最大電位V+minでのインピーダンス成分による電圧降下よりも著しく大きくなる。
図12は従来の基準電圧生成回路12の構成例を示す回路図である(たとえば、特許文献3参照)。図12において、基準電圧生成回路12は、複数の分圧抵抗R1〜R5により構成され、各一端から正負極性の基準電圧VR(8ビットの場合、V255〜V0)を生成するようになっている。図12に示すように、固定抵抗値の各分圧抵抗R1〜R5からは、固定値の基準電圧VRが生成される。
特開2004−094017号公報 特開2004−062187号公報 特開2000−310977号公報(図21)
従来の液晶表示装置の基準電圧調整方法では、製造ばらつきなどを修正するために、記憶装置11内のLUT内にあらかじめ所定(固定値)の補正データを格納しているが、映像信号Aを補正データで変換することのみでは、液晶表示装置1の個々のばらつきや、正極電位(V+)および負極電位(V−)の非対称特性を完全に吸収することができないので、フリッカや焼きつきなどの発生を確実に回避することができないという課題があった。
この発明は、個々の液晶表示装置の実際の表示画面に応じた補正データをあらかじめ格納することにより、コモン電圧に対する残留DC成分の発生を回避して、フリッカや焼きつきなどの発生を確実に回避した液晶表示装置の基準電圧調整方法を得ることを目的とする。
この発明による液晶表示装置の基準電圧調整方法は、外部から入力される映像信号に基づく画像を表示する液晶表示パネルと、記憶装置を有する基準電圧生成回路を含み、映像信号に基づきD/A変換された階調表示用の基準電圧を生成する表示制御回路と、液晶表示パネルのコモン電極にコモン電圧を印加するとともに、基準電圧に基づく交流駆動信号を液晶表示パネルの各画素電極に印加して液晶表示パネルに画像を表示させるドライバ回路と、を備えた液晶表示装置の基準電圧調整方法であって、交流駆動信号のフィードバック調整時において、液晶表示パネルの実際の表示画像に基づき、表示画像の輝度が目標輝度と一致し、かつフリッカが最小となるように、基準電圧に対する補正データをあらかじめ記憶装置に格納する調整ステップを有し、映像信号に基づく基準電圧は、基準電圧生成回路により、補正データを用いて補正された後にドライバ回路に出力されるものである。
この発明によれば、個々の液晶表示装置の実際の表示画面に応じた補正データをあらかじめ格納することにより、コモン電圧に対する残留DC成分の発生を回避して、フリッカや焼きつきなどの発生を確実に回避することができる。
また、所望の明るさが得られるので、輝度特性を改善させることができる。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1が適用される液晶表示装置を示すブロック図である。図1において、前述(図10参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「A」を付して詳述を省略する。
液晶表示装置1Aは、外部から入力される映像信号Aに基づく画像を表示する液晶表示パネル30と、映像信号Aに基づきD/A変換された表示信号Bおよび階調表示用の基準電圧VRを生成する表示制御回路10Aと、液晶表示パネル30のコモン電極にコモン電圧Vcomを印加するとともに、基準電圧VRに基づく交流駆動信号を液晶表示パネル30の各画素電極に印加して液晶表示パネル30に画像を表示させるドライバ回路20と、を備えている。
表示制御回路10Aは、記憶装置11Aを有する基準電圧生成回路12Aを含む。記憶装置11Aは、液晶表示パネル30の実際の表示画像に基づく補正データを格納しており、基準電圧生成回路12Aは、映像信号Aに基づく基準電圧VRを、記憶装置11A内の補正データを用いて補正した後にドライバ回路20に出力する。記憶装置11A内の補正データは、交流駆動信号の正極電位(V+)および負極電位(V−)の両方に対する補正データを含む。
また、記憶装置11A内の補正データは、交流駆動信号のフィードバック調整時(イニシャライズ時)に液晶表示パネル30および記憶装置11Aに接続される制御用パソコン(後述する)からの制御信号により記憶装置11Aに格納される。すなわち、記憶装置11Aは、液晶表示装置1Aの出荷前の階調補正(輝度補正)における補正データを保存している。
図2は図1内の基準電圧生成回路12Aの構成例示すブロック図である。図2において、基準電圧生成回路12Aは、交流駆動信号のフィーバック調整時に制御用パソコン40(図6とともに後述する)からの制御信号が入力される制御信号インタフェース15と、記憶装置(レジスタなど)11Aの出力端に挿入された複数のゲート回路16およびバッファアンプ17とを備えている。
また、図3はこの発明の実施の形態1による交流駆動信号の調整方法をタイミングチャートで示す説明図である。図3において、まず、明るさ調整(輝度調整)を行い、正極電位(+V)と負極電位(V−)とを調整することにより、所望の明るさを得るための輝度特性の最適化が可能となる。
続いて、フリッカ調整を行い、正極電位(V+)および負極電位(V−)を同時に上下いずれかにシフトすることにより、正極電位(V+)と負極電位(V−)との中心電圧のみを調整する。つまり、交流駆動信号の振幅を一定(固定電圧)にして、正極電位(V+)および負極電位(V−)の双方を同じ量だけ上下に可変調整する。
上記2段階の調整方法を両方行うことにより、明るさ(輝度特性)の最適化と、正負極性のバランスの最適化(フリッカの最小化)との両方を実現することができ、残留DC成分の発生を回避して、焼きつきなどの発生を防止することができる。
次に、図1〜図3とともに、図4〜図9を参照しながら、この発明の実施の形態1に係る液晶表示装置の基準電圧調整方法(交流駆動信号のフィーバック調整時における液晶表示装置1A内の補正データの格納処理)について、さらに具体的に説明する。
図4はこの発明の実施の形態1における調整装置を概略的に示すブロック図であり、交流駆動信号の調整時に用いられる制御基板13と、ドライバ回路20に含まれるソースドライバ21とを示している。なお、表示制御回路10Aは、あらかじめ制御基板13上に実装されてもよい。
制御基板13は、制御用パソコン40の制御下で、コモン電圧Vcomと、階調表示用の正極電位(V+)および負極電位(V−)に対応した基準電圧VRとを出力し、ソースドライバ21を介して液晶表示パネル30を駆動する。
図5はコモン電圧Vcomと駆動電圧(交流駆動信号)との関係を図式的に示すタイミングチャートであり、コモン電圧Vcomに対する正極電位(V+)および負極電位(V−)の時間変化を示している。また、正極電位(V+)および負極電位(V−)において、最大電位V+max、V−maxと、最小電位V+min、V−minとの間に、一例として、イニシャライズ調整時(後述する)に関連した各6段階の基準電圧VR(破線参照)を示している。
図6はこの発明の実施の形態1におけるコモン電圧Vcomおよび基準電圧VRの調整装置を具体的に示すブロック図である。図6において、交流駆動信号のフィードバック調整時(イニシャライズ時)に用いられる調整装置は、制御用パソコン40に接続された制御基板13と、ドライバ回路20に含まれるソースドライバ21と、撮像カメラおよびプローブを有するフリッカ測定部41と、撮像カメラおよびプローブを有する輝度測定部42とにより構成され、ドライバ回路20内のソースドライバ21を介して液晶表示パネル30に接続される。
図7は図6の調整装置によるコモン電圧Vcomの調整方法を示す説明図であり、デジタル信号の映像信号Aが8ビットの場合を例にとり、最大電位V+max(+255)、V−max(−255)と、最小電位V+min(+0)、V−min(−0)と、フリッカ調整用に上下シフトされるコモン電圧Vcom(1点鎖線参照)とを示している。
図8は図6の調整装置による階調(基準電圧VR)の調整方法を示す説明図であり、輝度調整時に振幅が増減シフトされるとともに、フリッカ調整時に上下シフトされる正極電位(V+)および負極電位(V−)を示している。
図9は図6の調整装置によるコモン電圧Vcomおよび基準電圧VRの調整方法を示すフローチャートであり、調整時(初期設定時)における補正データの格納処理手順を示している。液晶表示装置1Aの調整処理は、図9のように実行される。
図9において、まず、制御用パソコン40(図6参照)は、初期設定処理により、フリッカ測定部41および輝度測定部42の初期化を行う(ステップS1)。
続いて、制御信号(たとえば、IC)を表示制御回路10Aに出力して液晶表示パネル30を駆動し、撮像カメラによる撮像信号をフリッカ測定部41を介してフィードバックしながら、液晶表示パネル30のコモン電極に印加するコモン電圧Vcomの調整処理を行う(ステップS2)。このとき、たとえば8ビットの「255」、「0」階調表示で、液晶表示パネル30の表示画面のフリッカが最初となるように、図7のようにコモン電圧Vcomをシフト調整する。
次に、制御信号(たとえば、IC)を表示制御回路10Aに出力して液晶表示パネル30を駆動し、撮像カメラによる撮像信号をフリッカ測定部41および輝度測定部42を介してフィードバックしながら、階調の調整処理を行う(ステップS3)。
このとき、正極電位(V+)および負極電位(V−)に対応した各3段階の基準電圧VR(「223」階調、「191」階調、「127」階調)に対して、図8のシフト調整により輝度調整およびフリッカを調整する。すなわち、液晶表示パネル30の表示輝度が駆動制御輝度と一致するように、かつ、フリッカが最小となるようにフィードバック調整する。
同様に、正極電位(V+)および負極電位(V−)に対応した各3段階の基準電圧VR(「63」階調、「31」階調、「1」階調)に対して、図8のシフト調整により輝度調整およびフリッカを調整する。
以上のステップS2、S3により、正極電位(V+)および負極電位(V−)に対応した各8段階の基準電圧VRに対する調整が行われ、所望の輝度で、かつフリッカが発生することのない画像を液晶表示パネル30に表示させるための各基準電圧VRに対する補正データが、液晶表示装置1Aに固有のデータ値として得られる。
最後に、制御用パソコン40は、最終的に得られた液晶表示装置1Aに固有の補正データを、表示制御回路10A(D/A変換器)内の記憶装置11Aに格納し(ステップS4)、図9のイニシャライズ調整処理を終了する。
以下、液晶表示装置1Aに固有の補正データが格納された表示制御回路10Aは、常に所望の輝度でフリッカのない画像を表示することができる。
以上のように、この発明の実施の形態1によれば、外部から入力される映像信号Aに基づく画像を表示する液晶表示パネル30と、記憶装置11Aを有する基準電圧生成回路12Aを含み、映像信号Aに基づきD/A変換された階調表示用の基準電圧VRを生成する表示制御回路10Aと、液晶表示パネル30のコモン電極にコモン電圧Vcomを印加するとともに、基準電圧VRに基づく交流駆動信号を液晶表示パネル30の各画素電極に印加して液晶表示パネル30に画像を表示させるドライバ回路20と、を備えた液晶表示装置1Aの基準電圧調整方法であって、交流駆動信号のフィードバック調整時において、液晶表示パネル30の実際の表示画像に基づき、表示画像の輝度が目標輝度と一致し、かつフリッカが最小となるように、基準電圧VRに対する補正データをあらかじめ記憶装置11Aに格納する調整ステップを有し、映像信号Aに基づく基準電圧VRは、基準電圧生成回路12Aにより、補正データを用いて補正された後にドライバ回路20に出力される。
また、補正データは、交流駆動信号の正極電位(V+)および負極電位(V−)の両方に対する補正データを含む。
また、調整ステップは、所定の制御信号により液晶表示パネル30を駆動するとともに、液晶表示パネル30の撮像信号をフィーバックしながら、コモン電極に印加するコモン電圧Vcomを調整するステップ(図9内のS2)と、各階調ごとの制御信号により表示制御回路10Aを駆動するとともに、液晶表示パネル30の撮像信号をフィードバックしながら、コモン電圧Vcomおよび交流駆動信号の振幅を調整するステップ(図9内のS3、S4)と、を含む。
このように、交流駆動信号のフィーバック調整処理時(イニシャライズ時)に、コモン電圧Vcomを自動調整するとともに、基準電圧VRの正負バランスを調整することにより、液晶表示装置1Aの製造工数を削減することができる。
また、基準電圧VRの調整機能を有する基準電圧生成回路12Aにおいて、液晶表示パネル30の表示画像の輝度を自動調整することができるので、輝度のばらつきを最小限に抑制して所望の明るさを得ることができる。
また、輝度特性およびフリッカ特性に対する2段階の調整方法を両方行うことにより、明るさ(輝度特性)の最適化と、正負極性のバランスの最適化(フリッカの最小化)との両方を実現することができ、残留DC成分の発生を回避して、焼きつきなどの発生を防止することができる。
また、輝度調整およびフリッカ調整において、交流駆動信号の正極電位(V+)および負極電位(V−)をペアで最適化することにより、正負極性のバランスが最適化され、より最適な調整を実現することができ、フリッカがさらに改善されるとともに、残留DC成分がさらに抑制することができる。
また、上記自動調整により、正極電圧(V+)および負極電圧(V−)の補正が可能となり、フリッカが減少して残留DC成分が発生することがないので、液晶表示パネル30のフリッカ発生や焼きつきなどの不具合を回避することができる。
また、表示制御回路10A(D/A変換器)を制御基板13上に実装してもよく、この場合、制御基板13に実装された表示制御回路10Aを用いて、コモン電圧Vcomおよび交流駆動信号(データ電圧)を容易に調整することができる。
また、輝度調整時(ステップS3)において、正極電位(V+)および負極電位(V−)に対する各基準電圧VRの幅として、それぞれ一例について述べたが、正極性および負極性の幅を任意に調整することができる。また、フリッカ調整時において、正極性および負極性の中心電圧を調整してもよい。
また、記憶装置11Aとしては、公知のルックアップテーブル(LUT)やROMなどの任意のメモリ手段が適用され得る。
また、基準電圧VRは、D/A変換器からなる表示制御回路10Aを用いて生成されるので、正極電位(V+)と負極電位(V−)とを独立で制御することができる。
なお、上記実施の形態1では、説明を簡略化するために、D/A変換器を用いて基準電圧VRを制御したが、必ずしもこの限りではなく、D/A変換器を用いずに正負極性の電圧を制御しても、同様の効果が得られる。たとえば、それぞれ独立に基準電圧VRを設置してもとく、または、電子回路を用いて基準電圧VRを生成してもよい。
また、上記実施の形態1では、映像信号Aの補正部分の説明を省略したが、従来装置(図10参照)と同様に、表示制御回路10A内に映像信号Aの補正手段(記憶装置11)を設け、基準電圧VRのみならず映像信号Aを補正するように構成してもよい。
さらに、記憶装置11Aの機能を実現するために、従来回路(図12参照)の抵抗R1〜R5を可変抵抗で構成してもよい。
この発明の実施の形態1に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図1内の基準電圧生成回路の構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態1における基準電圧の調整方法をタイミングチャートで示す説明図である。 この発明の実施の形態1におけるコモン電圧および階調表示用の基準電圧の調整装置を概略的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態1におけるコモン電圧と駆動電圧との関係を図式的に示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態1におけるコモン電圧および基準電圧の調整装置を具体的に示すブロック図である。 図6の調整装置によるコモン電圧の調整方法を示す説明図である。 図6の調整装置による基準電圧の調整方法を示す説明図である。 図6の調整装置によるコモン電圧および基準電圧の調整方法を示すフローチャートである。 従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 従来の液晶表示装置における中心電圧と駆動電圧との関係を図式的に示すタイミングチャートである。 従来の基準電圧生成回路の構成例を示す回路図である。
符号の説明
1A 液晶表示装置、10A 表示制御回路、11A 記憶装置、12A 基準電圧生成回路、13 制御基板、20 ドライバ回路、21 ソースドライバ、30 液晶表示パネル、40 制御用パソコン、41 フリッカ測定部、42 輝度測定部、A 映像信号、Vcom コモン電圧、VR 基準電圧。

Claims (3)

  1. 外部から入力される映像信号に基づく画像を表示する液晶表示パネルと、
    記憶装置を有する基準電圧生成回路を含み、前記映像信号に基づきD/A変換された階調表示用の基準電圧を生成する表示制御回路と、
    前記液晶表示パネルのコモン電極にコモン電圧を印加するとともに、前記基準電圧に基づく交流駆動信号を前記液晶表示パネルの各画素電極に印加して前記液晶表示パネルに前記画像を表示させるドライバ回路と、
    を備えた液晶表示装置の基準電圧調整方法であって、
    前記交流駆動信号のフィードバック調整時において、前記液晶表示パネルの実際の表示画像に基づき、前記表示画像の輝度が目標輝度と一致し、かつフリッカが最小となるように、前記基準電圧に対する補正データをあらかじめ前記記憶装置に格納する調整ステップを有し、
    前記映像信号に基づく前記基準電圧は、前記基準電圧生成回路により、前記補正データを用いて補正された後に前記ドライバ回路に出力されることを特徴とする液晶表示装置の基準電圧調整方法。
  2. 前記補正データは、前記交流駆動信号の正極電位および負極電位の両方に対する補正データを含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の基準電圧調整方法。
  3. 前記調整ステップは、
    所定の制御信号により前記液晶表示パネルを駆動するとともに、前記液晶表示パネルの撮像信号をフィーバックしながら、前記コモン電極に印加するコモン電圧を調整するステップと、
    各階調ごとの制御信号により前記表示制御回路を駆動するとともに、前記液晶表示パネルの撮像信号をフィードバックしながら、前記コモン電圧および前記交流駆動信号の振幅を調整するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置の基準電圧調整方法。
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