JP3573276B2 - 液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各画素が行電極、列電極の交差する位置にマトリクス状に構成され、明るさ調整機能が付加されている液晶テレビや液晶ディスプレイ等の液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング素子としてＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置（以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと称する）を、従来例として以下に説明する。
【０００３】
上記ＴＦＴ−ＬＣＤは、図１２に示すように、直交配置された信号電極５２…およびゲート電極５３…、信号電極５２…とゲート電極５３…との各交差部付近にマトリクス状に配置されたＴＦＴ５５…、ＴＦＴ５５…の各ドレインに接続された絵素電極５４…、液晶層を介して絵素電極５４…と対向配置された対向電極５６等を有する液晶パネル５１を有している。上記ＴＦＴ５５…のソースは信号電極５２…に、また、ゲートはゲート電極５３…にそれぞれ接続されている。この液晶パネル５１は、信号電極５２…に接続されているソース駆動回路５７と、ゲート電極５３…に接続されているゲート駆動回路５８とによって駆動される。
【０００４】
上記ソース駆動回路５７には、後述の映像信号と共に、図示しない駆動制御回路からの制御信号が入力されるようになっており、水平同期信号に同期した制御信号のサンプリングパルスに基づいて、１水平走査期間の映像信号が、シフトレジスタ５９を介してサンプルホールド回路６０に与えられ、出力バッファ６１を介して各信号電極５２…に出力される。
【０００５】
一方、ゲート駆動回路５８には上記駆動制御回路からの制御信号が入力されるようになっており、この水平同期信号に同期した制御信号に基づいて、ゲートＯＮ信号がシフトレジスタ６２内を順次シフトしながらレベルシフタ６３に与えられ、該レベルシフタ６３においてゲートＯＮ信号のレベルがＴＦＴ５５をＯＮにするレベルに変換されて、出力バッファ６４を介して各ゲート電極５３…に出力される。
【０００６】
このように、ゲート電極５３…が順次走査されることによって、各ゲート電極５３毎にゲート電極５３上のＴＦＴ５５…が導通状態に励起し、上記映像信号の信号電圧ＶＳが絵素電極５４…に印加される。
【０００７】
また、液晶層を介して絵素電極５４…と対向配置されている対向電極５６には、対向電極信号生成回路で生成された対向電極信号の対向電圧ＶＣＯＭ が印加されるようになっている。
【０００８】
これにより、信号電圧ＶＳ が印加されている絵素電極５４と対向電圧ＶＣＯＭ が印加されている対向電極５６との間には電位差が生じ、電界により液晶が駆動される。例えば、通常時は光を透過する一方、電圧の印加によって光を遮断するノーマリーホワイトのＴＦＴ−ＬＣＤにおいて用いられる液晶の光透過率特性は、図５に示す通りであり、対向電圧ＶＣＯＭ と信号電圧ＶＳ との差（以下、駆動電圧Ｖと称する）に応じて光透過率が変化し、これによって映像信号に応じた表示が行われるようになっている。
【０００９】
尚、液晶に一定の電圧が常に印加されると、電気分解による液晶の劣化が生じると共に、フリッカが目立つことになるため、駆動電圧Ｖの極性は所定周期で反転する必要がある。この場合、対向電極信号の対向電圧ＶＣＯＭ を一定レベルとし、映像信号を１水平走査期間毎に切り替える方法も考えられるが、そうすると、映像信号全体のピークピーク振幅が大きくなるため、ソース駆動回路５７の信号電極５２…への供給電圧が高くなり、装置の消費電力が大きくなると共に、ソース駆動回路５７に用いられるドライバＩＣも耐圧の高いものが必要となる。したがって、従来より、対向電極信号を交流化することにより、液晶駆動電圧Ｖとなる対向電圧ＶＣＯＭ と信号電圧ＶＳ との差を保持したまま映像信号全体のピークピーク振幅を小さくすることができる対向電極信号の交流駆動方式が用いられている。
【００１０】
ところで、液晶の光透過率特性には視角による依存性があるため、液晶パネル５１を下から見上げるのと上から見下ろすのとでは表示画面の明るさが異なることになる。そこで、液晶テレビや液晶ディスプレイ等の液晶表示装置には、上記のような視角特性の補正を行うために、通常、明るさ調整機能が付加されており、液晶表示装置の使用状態に応じて明るさ調整が可能となっている。
【００１１】
この明るさ調整は、従来、例えば図１３に示すように、１水平走査期間中における映像信号の電圧レベルを変化させることにより行われている。このように映像信号の電圧レベルを変化させることにより、映像信号と対向電極信号との電圧差（即ち、液晶に印加される駆動電圧Ｖ）が全体的に変化し、結果的に、表示画面の明るさが変化するのである。
【００１２】
しかしながら、上記のように、映像信号の電圧レベルを変化させることにより表示画面の明るさ調整を行う構成のＴＦＴ−ＬＣＤの場合、映像信号の電圧レベルを変化させることで、必然的に、映像信号全体のピークピーク振幅が変化するため、ソース駆動回路５７に用いられるドライバＩＣとして、耐圧の高い、いわゆる中耐圧ドライバが必要となる。中耐圧ドライバＩＣは、チップサイズやコスト面で普通の低耐圧ドライバＩＣに比べて不利であり、ひいては、ＴＦＴ−ＬＣＤモジュールの小型化および薄型化を阻害すると共に、ＴＦＴ−ＬＣＤのコスト高をも招来する。
【００１３】
そこで、本願出願人は、このような弊害を改善し、ソース駆動回路５７に用いられるドライバＩＣとして低耐圧ドライバＩＣの使用を可能とすべく、図１４に示すように、一水平線期間中における映像信号の電圧レベルを変化させる代わりに、対向電極信号の一水平線期間中における電圧レベルに変化させることで、映像信号と対向電極信号との電位差を変化させ、表示画面の明るさを変化させる方式（以下、この方式を低電圧化方式と称する）を提案した（特開平７−２９５１６４号公報）。具体的には、図１５に示すように、表示画面の明るさを設定する明るさ調整部７２でユーザにて設定された所望の明るさに応じた明るさ制御信号が、対向電極信号生成回路７１に入力される。対向電極信号生成回路７１では、極性反転信号を振幅調整部を構成する図示しない帰還増幅回路で明るさ制御信号に応じて増幅して対向電極信号を生成する。これにより、小型化、薄型化およびコストダウンを実現可能な表示画面の明るさ調整機能を有する液晶表示装置を提供することができた。
【００１４】
一方、液晶パネル５１の光透過率特性には、図７に示すように、独特の特性があり、そのため、良好な階調表現を実施するためには、映像信号側でその特性にあった補正を行なう必要がある。一般的にこのような補正をガンマ補正と言い、上記のような液晶モジュールに入力する明るさ調整された後の映像信号のレベルに応じて、液晶に印加する電圧を補正している。
【００１５】
ここで、液晶の印加電圧である駆動電圧と透過率に比例関係を持たせた補正後の特性図を図８に示す。例えば図７、図８の特性をそれぞれＡ・Ｂとすると、特性Ａを特性Ｂのようにするには（Ｂ÷Ａ）の補正を掛ければよい。この考え方から掛けるべき補正の特性（以下、補正特性と称する）は図９に示すようになり、この補正特性で映像信号をレベル変換することで、駆動電圧と透過率の特性は図８の比例関係となる。尚、実際は、液晶パネル５１の光透過率特性に対して、回路の簡略化等のために近似的にしか補正を掛けておらず、例えば、図１０に示すような二つの変曲点γ１ ・γ２ をもつ折れ線近似特性で映像信号のレベル変換を行なっている。そして、このような折れ線近似特性の各変曲点電圧γ１ ・γ２ は、映像信号のある基準値より設定されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、明るさを可変できるＴＦＴ−ＬＣＤでも、１水平線期間中における映像信号の電圧レベルを変化させることにより明るさを可変させているタイプのＴＦＴ−ＬＣＤでは、図１６に示すように、折れ線近似特性の変曲点電圧γ１ ・γ２ が映像信号の基準点である対向電極信号のオフセットポイントＬより設定されておれば、たとえ映像信号の電圧レベルが変化され変化分αの電圧変化が生じたとしても変曲点電圧γ１ ・γ２ は変動することがなく、良好な階調表現が可能である。
【００１７】
しかしながら、上記した低電圧化方式のＴＦＴ−ＬＣＤでは、１水平線期間中における映像信号の電圧レベルを変化させる代わりに、対向電極信号の振幅を変化させることにより液晶に印加される駆動電圧を変化させ、表示画面の明るさを可変させているため、図１７に示すように、折れ線近似特性の変曲点電圧γ１ ・γ２ が映像信号の基準点である対向電極信号のオフセットポインＬより設定されていると、対向電極信号の振幅を変化させた場合に、折れ線近似特性の変曲点電圧γ１ ・γ２ が、変化分αだけ移動してしまう。その結果、補正が不完全となり、正確な階調表現が実施できないこととなる。
【００１８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化、薄型化およびコストダウンを実現することができると共に、正確な階調表現が可能な表示画面の明るさ調整機能を有する液晶表示装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記課題を解決するために、表示電極と、液晶層を介して上記表示電極と対向配置された対向電極と、表示画面の明るさ設定を行う明るさ設定部と、所定周期で極性が反転する映像信号を生成する映像信号生成手段と、映像信号に応じた映像信号電圧を上記表示電極に印加する映像信号電圧印加手段と、上記映像信号の反転周期と同期して極性が反転する対向電極信号を生成して上記対向電極に供給する対向電極信号生成手段とを備えた液晶表示装置の駆動方法であって、上記明るさ設定部における設定に基づいて上記対向電極信号のピークピーク振幅を調整することによって液晶に印加される駆動電圧を変化させて表示画面の明るさを可変させ、上記明るさ設定部における設定に基づいた上記対向電極信号のピークピーク振幅の調整に連動して、該調整による上記対向電極信号の振幅変化分だけ、上記映像信号の基準点を基準値として設定されている補正特性の基準値を変化させ、基準値を変化させた該補正特性にて上記映像信号のレベル変換を行うことを特徴としている。
【００２０】
【作用】
上記の構成によれば、上記映像信号生成手段に設けられた基準変動部が、明るさ設定部における設定に基づいて調整される対向電極信号の振幅変化分だけ上記補正特性の基準値を変化させ、この補正された基準値を基準に、映像信号補正部のレベル変換部が映像信号を液晶の印加電圧に対する透過率の非直線性を補正する補正特性でレベル変換するので、本発明の液晶表示装置のように、振幅調整部が設けられ、映像信号の電圧レベルを変化させる代わりに、対向電極信号の振幅を変化させることにより液晶に印加される印加電圧（駆動電圧）を変化させ、表示画面の明るさを可変させる構成の場合でも、対向電極信号の振幅変化に影響されることなく、液晶の印加電圧に対する透過率が直線性を示すように映像信号を的確に補正することが可能となり、正確な階調表現が実施できることとなる。
【００２１】
【実施例】
本発明の一実施例について図１ないし図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２２】
本実施例に係る液晶表示装置は、図２に示すように、スイッチング素子としてＴＦＴ５を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置（以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと称する）である。ここでは、通常時は光を透過する一方、電圧の印加によって光を遮断するノーマリーホワイト型（ポジティブ表示型）のＴＦＴ−ＬＣＤについて説明する。
【００２３】
上記ＴＦＴ−ＬＣＤは、複数のＴＦＴ５…がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板、このＴＦＴ基板と対向配置される対向基板、これらＴＦＴ基板と対向基板との間に設けられる液晶層および２枚の偏向板等からなる液晶パネル１を備えている。この液晶パネル１のＴＦＴ基板には、透明導電膜からなる帯状の信号電極２…とゲート電極３…とが直交配置されている。また、ＴＦＴ基板における信号電極２…とゲート電極３…との各交差部には、上記ＴＦＴ５…および透明導電膜からなる絵素電極（表示電極）４…が配置されており、ＴＦＴ５のソースは信号電極２に、そのドレインは絵素電極４に、そして、そのゲートはゲート電極３にそれぞれ接続されている。また、上記対向基板には、透明導電膜からなる対向電極６が形成されている。
【００２４】
上記液晶パネル１は、信号電極２…に接続されているソース駆動回路７と、ゲート電極３…に接続されているゲート駆動回路８とによって駆動されるようになっいてる。
【００２５】
上記ソース駆動回路（映像信号電圧印加手段）７は、基本的にはシフトレジスタ９、サンプルホールド回路１０および出力バッファ１１から構成されている。このソース駆動回路７には、図示しない電源装置より電力が供給されていると共に、後述のビデオインターフェイス（以下、ビデオＩ／Ｆと略記する）１９からの映像信号、および、駆動制御回路２０からの制御信号が入力されるようになっている（図１参照）。
【００２６】
上記ゲート駆動回路８は、基本的にはシフトレジスタ１２、レベルシフタ１３および出力バッファ１４から構成されている。このゲート駆動回路８には、上記電源装置より電力が供給されていると共に、上記駆動制御回路２０からの制御信号が入力されるようになっている。
【００２７】
また、液晶層を介して上記絵素電極４…と対向配置されている対向電極６には、図１に示す対向電極信号生成回路（対向電極信号生成手段）２１で生成された対向電極信号の対向電圧ＶＣＯＭ が印加されるようになっている。
【００２８】
この対向電極信号生成回路２１は、上記駆動制御回路２０で生成されたパルス幅が１水平走査期間の極性反転用信号（図４中の（ｂ）参照）を、図３に示す、電気抵抗器Ｒ１ ・Ｒ２ 、可変電気抵抗器ＶＲおよびアンプ２２からなる帰還増幅回路（振幅調整部）２１ａで増幅して、例えば図４中の（ｃ）に示すような対向電極信号を生成する。上記アンプ２２のプラス側入力端子には直流電圧が印加され、そのマイナス側入力端子には電気抵抗器Ｒ１ を介して極性反転用信号が入力される。そして、このアンプ２０の出力は、直列接続された電気抵抗器Ｒ２ と可変電気抵抗器ＶＲとを介してそのマイナス側入力端子に帰還される。したがって、上記可変電気抵抗器ＶＲの設定を変化させれば、アンプ２２の出力、即ち、対向電極信号のピークピーク振幅を、例えば、図４中の（ｃ）〜（ｅ）のように変化させることが可能である。上記可変電気抵抗器ＶＲの設定値は、装置外面部に設けられた明るさ調整部（明るさ設定部）２３（図１参照）にて設定された明るさに応じた明るさ制御信号により設定される。
【００２９】
上記ＴＦＴ−ＬＣＤは、テレビ信号等から分離された入力映像信号を処理して液晶の駆動に適する波形の映像信号を生成するビデオＩ／Ｆ（映像信号生成手段）１９を備えている。このビデオＩ／Ｆ１９は、図１に示すように、映像信号のペデスタルレベルを一定にするためのペデスタルクランプ回路１６と、所定周期（１周期＝１水平走査期間）で映像信号の極性を反転する反転増幅回路１７と、映像信号のガンマ補正を行なうガンマ補正部（映像信号補正部）２５とを備えており、上記ソース駆動回路７に供給されるようになっている。
【００３０】
上記ガンマ補正部２５は、所謂ガンマ補正を行なうもので、レベル変換部２５ａと基準変動部２５ｂとからなる。レベル変換部２５ａは、反転増幅回路１７より入力された映像信号を、映像信号のある基準値、つまり可変される対向電極信号の基本となる電圧レベルでのオフセットポイントＬより設定された、図１０に示すような二つの変曲点γ１ ・γ２ を有する折れ線近似特性でレベル変換するようになっている。
【００３１】
ここで、ガンマ補正を行なう理由を以下に説明する。液晶パネル１を構成する液晶の光透過率特性には、図５及び図７に示すように、独特の特性がある。良好な階調表現を実施するためには、映像信号側でその特性にあった所謂、ガンマ補正を行なう必要がある。図７に示す特性Ａを、図８に示す、液晶の駆動電圧と透過率に比例関係を持たせた補正後の特性Ｂのようにするには、（Ｂ÷Ａ）の補正を掛ければよい。この考え方から掛けるべき補正特性は図９に示すようになり、この補正特性で映像信号をレベル変換することで、駆動電圧と透過率の特性は図８の比例関係となる。しかしながら、図９に示すような補正特性を掛け得る回路は非常に複雑となるので、液晶の光透過率特性に対して、図１０に示すような二つの変曲点γ１ ・γ２ をもつ折れ線近似特性で映像信号のレベル変換を近似的に行なっている。尚、変曲点γ１ ・γ２ は、２つ以上でもよく、そうすればさらに図９に近似したものとなる。
【００３２】
一方、基準変動部２５ｂは、レベル変換部２５ａにて用いられる折れ線近似特性の変曲点γ１ ・γ２ を、上記の明るさ調整部２３にて設定された明るさに応じた明るさ制御信号に基づいて可変するようになっている。つまり、明るさ設定部からの明るさ制御信号により、その明るさ制御信号に応じた対向電極信号の変化量α分だけ折れ線近似特性の基準値をシフトさせ、折れ線近似特性の変曲点γ１・γ２ を図１１に示すように平行移動させるわけである。このような基準値のシフトが必要となるのは、明るさ設定部２３からの明るさ制御信号により、対向電極信号生成回路２１の可変電気抵抗器ＶＲの設定が変化され、対向電極信号のピークピーク振幅が、例えば、図４中の（ｃ）〜（ｅ）のように変化されるので、映像信号の基準点である対向電極信号のオフセットポイントＬが変動することになり、オフセットポイントＬからの一律な補正では、変曲点γ１ ・γ２ がオフセットポイントＬの変動に応じて変動し、駆動電圧に応じた正しい補正を行なえないからである。
【００３３】
また、上記ＴＦＴ−ＬＣＤは、入力映像信号から同期信号を分離する同期分離回路２４と、上記同期分離回路２４からの同期信号に基づいて、上記ソース駆動回路７やゲート駆動回路８の動作を制御するための制御信号、上記対向電極信号生成回路２１に供給する極性反転用信号、映像信号中のペデスタルレベルの部分をクランプするためのゲートパルス等の各種の信号を生成する駆動制御回路２０とを備えている。
【００３４】
上記の構成において、ＴＦＴ−ＬＣＤの動作を以下に説明する。
【００３５】
図１に示すように、先ず、テレビ信号等から分離されたもとの映像信号は、ビデオＩ／Ｆ１９および同期分離回路２４に入力されることになる。ここで、上記同期分離回路２４は、もとの映像信号から水平および垂直同期信号を分離し、これらの同期信号を駆動制御回路２０に出力する。上記駆動制御回路２０は、同期分離回路２４からの水平同期信号を図示しない遅延回路で所定時間だけ遅らせることによって、映像信号中のペデスタルレベルの部分をクランプするためのゲートパルスを形成し、このゲートパルスをビデオＩ／Ｆ１９のペデスタルクランプ回路１６に出力する。
【００３６】
上記ビデオＩ／Ｆ１９に入力された映像信号は、上記ペデスタルクランプ回路１６において映像信号中のペデスタルレベルの部分が常に一定に保持され、また、反転増幅回路１７において一定周期で極性が反転されることにより、例えば図４中の（ａ）のような波形となる。ここで、上記反転増幅回路１７から出力される映像信号の黒レベルと白レベルとのレベル差（即ち、映像信号全体のピークピーク振幅）は、図５中に示す液晶の光透過率特性において光透過率が最大から最小まで変化する４Ｖ程度に設定される。
【００３７】
上記反転増幅回路１７から出力された映像信号は、ガンマ補正部２５に入力され、レベル変換部２５ａにて、図１０に示すような変曲点γ１ ・γ２ を有する折れ線近似特性でレベル変換される。このとき、レベル変換部２５ａにて用いられる折れ線近似特性の変曲点電圧γ１ ・γ２ は、基準変動部２５ｂによる基準値変化により、図１１に示すように、対向電極信号の変化部αだけ、対向電極信号のオフセットポイントＬより変化されるので、対向電極信号の電圧変化に影響されることなく保持される。
【００３８】
この後、ビデオＩ／Ｆ１９で形成された映像信号は、ソース駆動回路７に供給されることになる。上記ソース駆動回路７には、上記映像信号と共に上記駆動制御回路２０からの制御信号が入力されており、水平同期信号に同期した制御信号のサンプリングパルスに基づいて、１水平走査期間の映像信号が、図２に示すように、シフトレジスタ９を介してサンプルホールド回路１０に与えられ、出力バッファ１１を介して各信号電極２…に出力される。
【００３９】
また、ゲート駆動回路８には、上記駆動制御回路２０からの制御信号が入力されており、該制御信号に基づいて、ゲートＯＮ信号がシフトレジスタ１２内を順次シフトしながらレベルシフタ１３に与えられ、該レベルシフタ１３においてゲートＯＮ信号のレベルがＴＦＴ５をＯＮにするレベルに変換されて、出力バッファ１４を介して各ゲート電極３…に出力される。
【００４０】
このように、ゲート電極３…が順次走査されることによって、各ゲート電極３毎にゲート電極３上のＴＦＴ５…が導通状態に励起し、上記映像信号の信号電圧ＶＳ が絵素電極４…に印加される。
【００４１】
一方、上記駆動制御回路２０では、上記同期分離回路２４からの同期信号に基づいて、図４中の（ｂ）に示すように、パルス幅が１水平走査期間の極性反転用信号生成し、これを対向電極信号生成回路２１に出力する。ここで、上記対向電極信号生成回路２１には、使用者によって明るさ調整部２３が操作されると、明るさ調整部２３から明るさ制御信号が入力されており、この明るさ制御信号により、図３に示す対向電極信号生成回路２１の可変電気抵抗器ＶＲの設定が変化され、帰還増幅回路２１ａのゲインが変化し、所望とされる明るさに応じて例えば図４中の（ｃ）〜（ｅ）に示すような、ピークピーク振幅が異なる対向電極信号を生成して出力する。こうして生成された対向電極信号は、液晶層を介して上記絵素電極４…と対向配置された対向電極６に供給される。
【００４２】
これにより、映像信号の信号電圧ＶＳ が印加されている絵素電極４と、対向電極信号の対向電圧ＶＣＯＭ が印加されている対向電極６との間に電位差が生じ、電界により液晶が駆動されて、映像信号に応じた表示が行われる。そして、本ＴＦＴ−ＬＣＤでは、ソース駆動回路７に供給される映像信号（図４中の（ａ）参照）の電圧レベルは固定されているため、上記のように、対向電極信号の振幅が変化されることで、映像信号と対向電極信号との電圧差（即ち、液晶に印加される駆動電圧Ｖ）が全体的に変化し、結果的に、対向電極信号の変化に応じた明るさ表示となる。
【００４３】
尚、上記図４中の（ａ）〜（ｅ）に示されている各信号の波形は、ソース駆動回路７に供給されるタイミングでの波形であり、ソース駆動回路７でのサンプリングホールド動作により、映像信号が絵素電極４…に供給されるタイミングは、これより１水平走査期間ずれることになる。図４中の（ａ）に示される映像信号と、同図中の（ｃ）〜（ｅ）に示される対向電極信号とを、信号電圧ＶＳ と対向電圧ＶＣＯＭ とが液晶層に印加されるタイミングで重ね合わせて示せば、図６中の（ａ）〜（ｃ）のようになる。
【００４４】
以上のように、本実施例のＴＦＴ−ＬＣＤは、対向電極信号生成回路２１で生成される対向電極信号のピークピーク振幅が、明るさ調整部２３からの明るさ制御信号に応じて変化する構成において、上記ビデオＩ／Ｆ１９に設けられたガンマ補正部２５の基準変動部２５ｂが、明るさ調整部２３における設定に基づいて調整される対向電極信号の振幅変化分αだけ折れ線近似特性の基準値をシフトさせ、この補正された基準値を基準として、レベル変換部２５ａが映像信号をレベル変換し、液晶の印加電圧に対する透過率の非直線性を補正するようになっている。
【００４５】
したがって、本実施例のＴＦＴ−ＬＣＤのように、映像信号の電圧レベルを変化させる代わりに、対向電極信号の振幅を変化させることにより液晶に印加される駆動電圧を変化させ、表示画面の明るさを可変させる構成の場合でも、対向電極信号の振幅変化に影響されることなく、液晶の駆動電圧に対する透過率が直線性を示すように映像信号を的確に補正することが可能となり、正確な階調表現が実施できることとなる。
【００４６】
この結果、本実施例のＴＦＴ−ＬＣＤは、小型化、薄型化およびコストダウンを実現することができると共に、正確な階調表現が可能な表示画面の明るさ調整機能を有するものとなる。
【００４７】
尚、上記各実施例では、ポジティブ表示型のＴＦＴ−ＬＣＤについて説明したが、勿論、アクティブ表示型のものにも適用でき、また、ＴＦＴのようなスイッチング素子を用いないダイナミック駆動方式、あるいはスタティック駆動方式のものにも適用できる。上記実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、以上のように、表示電極と、液晶層を介して上記表示電極と対向配置された対向電極と、表示画面の明るさ設定を行う明るさ設定部と、所定周期で極性が反転する映像信号を生成する映像信号生成手段と、映像信号に応じた映像信号電圧を上記表示電極に印加する映像信号電圧印加手段と、上記映像信号の反転周期と同期して極性が反転する対向電極信号を生成して上記対向電極に供給する対向電極信号生成手段とを備えた液晶表示装置の駆動方法であって、上記明るさ設定部における設定に基づいて上記対向電極信号のピークピーク振幅を調整することによって液晶に印加される駆動電圧を変化させて表示画面の明るさを可変させ、上記明るさ設定部における設定に基づいた上記対向電極信号のピークピーク振幅の調整に連動して、該調整による上記対向電極信号の振幅変化分だけ、上記映像信号の基準点を基準値として設定されている補正特性の基準値を変化させ、基準値を変化させた該補正特性にて上記映像信号のレベル変換を行う構成である。
【００４９】
それゆえ、本発明の液晶表示装置のように、振幅調整手段を備え、映像信号の電圧レベルを変化させる代わりに、対向電極信号の振幅を変換させることにより液晶に印加される駆動電圧を変化させ、表示画面の明るさを可変させる構成の場合でも、正確な階調表現が実施できる。これにより、本発明の液晶表示装置は、表示画面の明るさ調整機能を有するにも関わらず、小型化、薄型化及びコストダウンを実現し得ると共に、正確な階調表現も実施できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すものであり、ＴＦＴ−ＬＣＤの信号処理における要部の構成を示すブロック図である。
【図２】上記ＴＦＴ−ＬＣＤにおける液晶パネルおよびその駆動部の構成を示す説明図である。
【図３】上記ＴＦＴ−ＬＣＤにおける対向電極信号生成回路を示す回路図である。
【図４】上記ＴＦＴ−ＬＣＤにおける映像信号、極性反転用信号および対向電極信号を示すタイミングチャートである。
【図５】駆動電圧と液晶の光透過率との関係を示す液晶の光透過率特性を示すと共に、光透過率特性と映像信号波形との関係を示す説明図である。
【図６】上記ＴＦＴ−ＬＣＤにおける映像信号および対向電極信号の波形を示す波形図である。
【図７】液晶の光透過率特性を示すグラフである。
【図８】補正後の液晶の光透過率特性を示すグラフである。
【図９】液晶の光透過率特性を補正するための補正特性を示すグラフである。
【図１０】実際に補正特性として用いられる折れ線近似特性を示すグラフである。
【図１１】上記ＴＦＴ−ＬＣＤにおけるガンマ補正の変曲点位置のシフトを示す説明図である。
【図１２】従来例を示すものであり、従来のＴＦＴ−ＬＣＤにおける液晶パネル及びその駆動部の構成を示す説明図である。
【図１３】従来方式の映像信号および対向電極信号の波形を示す波形図である。
【図１４】低電圧化方式の映像信号および対向電極信号の波形を示す波形図である。
【図１５】上記低電圧方式のＴＦＴ−ＬＣＤにおける表示画面の明るさ調整機構を示すブロック図である。
【図１６】液晶駆動電圧に対する従来方式のガンマ補正の変曲点位置を示す説明図である。
【図１７】明るさ調整を対向電極信号の振幅変化で行なった際の液晶印加電圧に対する従来方式のガンマ補正の変曲点位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 液晶パネル
２ 信号電極
３ ゲート電極
４ 絵素電極（表示電極）
５ ＴＦＴ
６ 対向電極
７ ソース駆動回路
８ ゲート駆動回路
１９ ビデオインターフェイス（映像信号生成手段）
２０ 駆動制御回路
２１ 対向電極信号生成回路（対向電極信号生成手段）
２３ 明るさ調整部（明るさ設定部）
２５ ガンマ補正部
２５ａ レベル変換部
２５ｂ 基準変動部
【産業上の利用分野】
本発明は、各画素が行電極、列電極の交差する位置にマトリクス状に構成され、明るさ調整機能が付加されている液晶テレビや液晶ディスプレイ等の液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング素子としてＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置（以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと称する）を、従来例として以下に説明する。
【０００３】
上記ＴＦＴ−ＬＣＤは、図１２に示すように、直交配置された信号電極５２…およびゲート電極５３…、信号電極５２…とゲート電極５３…との各交差部付近にマトリクス状に配置されたＴＦＴ５５…、ＴＦＴ５５…の各ドレインに接続された絵素電極５４…、液晶層を介して絵素電極５４…と対向配置された対向電極５６等を有する液晶パネル５１を有している。上記ＴＦＴ５５…のソースは信号電極５２…に、また、ゲートはゲート電極５３…にそれぞれ接続されている。この液晶パネル５１は、信号電極５２…に接続されているソース駆動回路５７と、ゲート電極５３…に接続されているゲート駆動回路５８とによって駆動される。
【０００４】
上記ソース駆動回路５７には、後述の映像信号と共に、図示しない駆動制御回路からの制御信号が入力されるようになっており、水平同期信号に同期した制御信号のサンプリングパルスに基づいて、１水平走査期間の映像信号が、シフトレジスタ５９を介してサンプルホールド回路６０に与えられ、出力バッファ６１を介して各信号電極５２…に出力される。
【０００５】
一方、ゲート駆動回路５８には上記駆動制御回路からの制御信号が入力されるようになっており、この水平同期信号に同期した制御信号に基づいて、ゲートＯＮ信号がシフトレジスタ６２内を順次シフトしながらレベルシフタ６３に与えられ、該レベルシフタ６３においてゲートＯＮ信号のレベルがＴＦＴ５５をＯＮにするレベルに変換されて、出力バッファ６４を介して各ゲート電極５３…に出力される。
【０００６】
このように、ゲート電極５３…が順次走査されることによって、各ゲート電極５３毎にゲート電極５３上のＴＦＴ５５…が導通状態に励起し、上記映像信号の信号電圧ＶＳが絵素電極５４…に印加される。
【０００７】
また、液晶層を介して絵素電極５４…と対向配置されている対向電極５６には、対向電極信号生成回路で生成された対向電極信号の対向電圧ＶＣＯＭ が印加されるようになっている。
【０００８】
これにより、信号電圧ＶＳ が印加されている絵素電極５４と対向電圧ＶＣＯＭ が印加されている対向電極５６との間には電位差が生じ、電界により液晶が駆動される。例えば、通常時は光を透過する一方、電圧の印加によって光を遮断するノーマリーホワイトのＴＦＴ−ＬＣＤにおいて用いられる液晶の光透過率特性は、図５に示す通りであり、対向電圧ＶＣＯＭ と信号電圧ＶＳ との差（以下、駆動電圧Ｖと称する）に応じて光透過率が変化し、これによって映像信号に応じた表示が行われるようになっている。
【０００９】
尚、液晶に一定の電圧が常に印加されると、電気分解による液晶の劣化が生じると共に、フリッカが目立つことになるため、駆動電圧Ｖの極性は所定周期で反転する必要がある。この場合、対向電極信号の対向電圧ＶＣＯＭ を一定レベルとし、映像信号を１水平走査期間毎に切り替える方法も考えられるが、そうすると、映像信号全体のピークピーク振幅が大きくなるため、ソース駆動回路５７の信号電極５２…への供給電圧が高くなり、装置の消費電力が大きくなると共に、ソース駆動回路５７に用いられるドライバＩＣも耐圧の高いものが必要となる。したがって、従来より、対向電極信号を交流化することにより、液晶駆動電圧Ｖとなる対向電圧ＶＣＯＭ と信号電圧ＶＳ との差を保持したまま映像信号全体のピークピーク振幅を小さくすることができる対向電極信号の交流駆動方式が用いられている。
【００１０】
ところで、液晶の光透過率特性には視角による依存性があるため、液晶パネル５１を下から見上げるのと上から見下ろすのとでは表示画面の明るさが異なることになる。そこで、液晶テレビや液晶ディスプレイ等の液晶表示装置には、上記のような視角特性の補正を行うために、通常、明るさ調整機能が付加されており、液晶表示装置の使用状態に応じて明るさ調整が可能となっている。
【００１１】
この明るさ調整は、従来、例えば図１３に示すように、１水平走査期間中における映像信号の電圧レベルを変化させることにより行われている。このように映像信号の電圧レベルを変化させることにより、映像信号と対向電極信号との電圧差（即ち、液晶に印加される駆動電圧Ｖ）が全体的に変化し、結果的に、表示画面の明るさが変化するのである。
【００１２】
しかしながら、上記のように、映像信号の電圧レベルを変化させることにより表示画面の明るさ調整を行う構成のＴＦＴ−ＬＣＤの場合、映像信号の電圧レベルを変化させることで、必然的に、映像信号全体のピークピーク振幅が変化するため、ソース駆動回路５７に用いられるドライバＩＣとして、耐圧の高い、いわゆる中耐圧ドライバが必要となる。中耐圧ドライバＩＣは、チップサイズやコスト面で普通の低耐圧ドライバＩＣに比べて不利であり、ひいては、ＴＦＴ−ＬＣＤモジュールの小型化および薄型化を阻害すると共に、ＴＦＴ−ＬＣＤのコスト高をも招来する。
【００１３】
そこで、本願出願人は、このような弊害を改善し、ソース駆動回路５７に用いられるドライバＩＣとして低耐圧ドライバＩＣの使用を可能とすべく、図１４に示すように、一水平線期間中における映像信号の電圧レベルを変化させる代わりに、対向電極信号の一水平線期間中における電圧レベルに変化させることで、映像信号と対向電極信号との電位差を変化させ、表示画面の明るさを変化させる方式（以下、この方式を低電圧化方式と称する）を提案した（特開平７−２９５１６４号公報）。具体的には、図１５に示すように、表示画面の明るさを設定する明るさ調整部７２でユーザにて設定された所望の明るさに応じた明るさ制御信号が、対向電極信号生成回路７１に入力される。対向電極信号生成回路７１では、極性反転信号を振幅調整部を構成する図示しない帰還増幅回路で明るさ制御信号に応じて増幅して対向電極信号を生成する。これにより、小型化、薄型化およびコストダウンを実現可能な表示画面の明るさ調整機能を有する液晶表示装置を提供することができた。
【００１４】
一方、液晶パネル５１の光透過率特性には、図７に示すように、独特の特性があり、そのため、良好な階調表現を実施するためには、映像信号側でその特性にあった補正を行なう必要がある。一般的にこのような補正をガンマ補正と言い、上記のような液晶モジュールに入力する明るさ調整された後の映像信号のレベルに応じて、液晶に印加する電圧を補正している。
【００１５】
ここで、液晶の印加電圧である駆動電圧と透過率に比例関係を持たせた補正後の特性図を図８に示す。例えば図７、図８の特性をそれぞれＡ・Ｂとすると、特性Ａを特性Ｂのようにするには（Ｂ÷Ａ）の補正を掛ければよい。この考え方から掛けるべき補正の特性（以下、補正特性と称する）は図９に示すようになり、この補正特性で映像信号をレベル変換することで、駆動電圧と透過率の特性は図８の比例関係となる。尚、実際は、液晶パネル５１の光透過率特性に対して、回路の簡略化等のために近似的にしか補正を掛けておらず、例えば、図１０に示すような二つの変曲点γ１ ・γ２ をもつ折れ線近似特性で映像信号のレベル変換を行なっている。そして、このような折れ線近似特性の各変曲点電圧γ１ ・γ２ は、映像信号のある基準値より設定されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、明るさを可変できるＴＦＴ−ＬＣＤでも、１水平線期間中における映像信号の電圧レベルを変化させることにより明るさを可変させているタイプのＴＦＴ−ＬＣＤでは、図１６に示すように、折れ線近似特性の変曲点電圧γ１ ・γ２ が映像信号の基準点である対向電極信号のオフセットポイントＬより設定されておれば、たとえ映像信号の電圧レベルが変化され変化分αの電圧変化が生じたとしても変曲点電圧γ１ ・γ２ は変動することがなく、良好な階調表現が可能である。
【００１７】
しかしながら、上記した低電圧化方式のＴＦＴ−ＬＣＤでは、１水平線期間中における映像信号の電圧レベルを変化させる代わりに、対向電極信号の振幅を変化させることにより液晶に印加される駆動電圧を変化させ、表示画面の明るさを可変させているため、図１７に示すように、折れ線近似特性の変曲点電圧γ１ ・γ２ が映像信号の基準点である対向電極信号のオフセットポインＬより設定されていると、対向電極信号の振幅を変化させた場合に、折れ線近似特性の変曲点電圧γ１ ・γ２ が、変化分αだけ移動してしまう。その結果、補正が不完全となり、正確な階調表現が実施できないこととなる。
【００１８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化、薄型化およびコストダウンを実現することができると共に、正確な階調表現が可能な表示画面の明るさ調整機能を有する液晶表示装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、上記課題を解決するために、表示電極と、液晶層を介して上記表示電極と対向配置された対向電極と、表示画面の明るさ設定を行う明るさ設定部と、所定周期で極性が反転する映像信号を生成する映像信号生成手段と、映像信号に応じた映像信号電圧を上記表示電極に印加する映像信号電圧印加手段と、上記映像信号の反転周期と同期して極性が反転する対向電極信号を生成して上記対向電極に供給する対向電極信号生成手段とを備えた液晶表示装置の駆動方法であって、上記明るさ設定部における設定に基づいて上記対向電極信号のピークピーク振幅を調整することによって液晶に印加される駆動電圧を変化させて表示画面の明るさを可変させ、上記明るさ設定部における設定に基づいた上記対向電極信号のピークピーク振幅の調整に連動して、該調整による上記対向電極信号の振幅変化分だけ、上記映像信号の基準点を基準値として設定されている補正特性の基準値を変化させ、基準値を変化させた該補正特性にて上記映像信号のレベル変換を行うことを特徴としている。
【００２０】
【作用】
上記の構成によれば、上記映像信号生成手段に設けられた基準変動部が、明るさ設定部における設定に基づいて調整される対向電極信号の振幅変化分だけ上記補正特性の基準値を変化させ、この補正された基準値を基準に、映像信号補正部のレベル変換部が映像信号を液晶の印加電圧に対する透過率の非直線性を補正する補正特性でレベル変換するので、本発明の液晶表示装置のように、振幅調整部が設けられ、映像信号の電圧レベルを変化させる代わりに、対向電極信号の振幅を変化させることにより液晶に印加される印加電圧（駆動電圧）を変化させ、表示画面の明るさを可変させる構成の場合でも、対向電極信号の振幅変化に影響されることなく、液晶の印加電圧に対する透過率が直線性を示すように映像信号を的確に補正することが可能となり、正確な階調表現が実施できることとなる。
【００２１】
【実施例】
本発明の一実施例について図１ないし図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２２】
本実施例に係る液晶表示装置は、図２に示すように、スイッチング素子としてＴＦＴ５を用いたアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置（以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと称する）である。ここでは、通常時は光を透過する一方、電圧の印加によって光を遮断するノーマリーホワイト型（ポジティブ表示型）のＴＦＴ−ＬＣＤについて説明する。
【００２３】
上記ＴＦＴ−ＬＣＤは、複数のＴＦＴ５…がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板、このＴＦＴ基板と対向配置される対向基板、これらＴＦＴ基板と対向基板との間に設けられる液晶層および２枚の偏向板等からなる液晶パネル１を備えている。この液晶パネル１のＴＦＴ基板には、透明導電膜からなる帯状の信号電極２…とゲート電極３…とが直交配置されている。また、ＴＦＴ基板における信号電極２…とゲート電極３…との各交差部には、上記ＴＦＴ５…および透明導電膜からなる絵素電極（表示電極）４…が配置されており、ＴＦＴ５のソースは信号電極２に、そのドレインは絵素電極４に、そして、そのゲートはゲート電極３にそれぞれ接続されている。また、上記対向基板には、透明導電膜からなる対向電極６が形成されている。
【００２４】
上記液晶パネル１は、信号電極２…に接続されているソース駆動回路７と、ゲート電極３…に接続されているゲート駆動回路８とによって駆動されるようになっいてる。
【００２５】
上記ソース駆動回路（映像信号電圧印加手段）７は、基本的にはシフトレジスタ９、サンプルホールド回路１０および出力バッファ１１から構成されている。このソース駆動回路７には、図示しない電源装置より電力が供給されていると共に、後述のビデオインターフェイス（以下、ビデオＩ／Ｆと略記する）１９からの映像信号、および、駆動制御回路２０からの制御信号が入力されるようになっている（図１参照）。
【００２６】
上記ゲート駆動回路８は、基本的にはシフトレジスタ１２、レベルシフタ１３および出力バッファ１４から構成されている。このゲート駆動回路８には、上記電源装置より電力が供給されていると共に、上記駆動制御回路２０からの制御信号が入力されるようになっている。
【００２７】
また、液晶層を介して上記絵素電極４…と対向配置されている対向電極６には、図１に示す対向電極信号生成回路（対向電極信号生成手段）２１で生成された対向電極信号の対向電圧ＶＣＯＭ が印加されるようになっている。
【００２８】
この対向電極信号生成回路２１は、上記駆動制御回路２０で生成されたパルス幅が１水平走査期間の極性反転用信号（図４中の（ｂ）参照）を、図３に示す、電気抵抗器Ｒ１ ・Ｒ２ 、可変電気抵抗器ＶＲおよびアンプ２２からなる帰還増幅回路（振幅調整部）２１ａで増幅して、例えば図４中の（ｃ）に示すような対向電極信号を生成する。上記アンプ２２のプラス側入力端子には直流電圧が印加され、そのマイナス側入力端子には電気抵抗器Ｒ１ を介して極性反転用信号が入力される。そして、このアンプ２０の出力は、直列接続された電気抵抗器Ｒ２ と可変電気抵抗器ＶＲとを介してそのマイナス側入力端子に帰還される。したがって、上記可変電気抵抗器ＶＲの設定を変化させれば、アンプ２２の出力、即ち、対向電極信号のピークピーク振幅を、例えば、図４中の（ｃ）〜（ｅ）のように変化させることが可能である。上記可変電気抵抗器ＶＲの設定値は、装置外面部に設けられた明るさ調整部（明るさ設定部）２３（図１参照）にて設定された明るさに応じた明るさ制御信号により設定される。
【００２９】
上記ＴＦＴ−ＬＣＤは、テレビ信号等から分離された入力映像信号を処理して液晶の駆動に適する波形の映像信号を生成するビデオＩ／Ｆ（映像信号生成手段）１９を備えている。このビデオＩ／Ｆ１９は、図１に示すように、映像信号のペデスタルレベルを一定にするためのペデスタルクランプ回路１６と、所定周期（１周期＝１水平走査期間）で映像信号の極性を反転する反転増幅回路１７と、映像信号のガンマ補正を行なうガンマ補正部（映像信号補正部）２５とを備えており、上記ソース駆動回路７に供給されるようになっている。
【００３０】
上記ガンマ補正部２５は、所謂ガンマ補正を行なうもので、レベル変換部２５ａと基準変動部２５ｂとからなる。レベル変換部２５ａは、反転増幅回路１７より入力された映像信号を、映像信号のある基準値、つまり可変される対向電極信号の基本となる電圧レベルでのオフセットポイントＬより設定された、図１０に示すような二つの変曲点γ１ ・γ２ を有する折れ線近似特性でレベル変換するようになっている。
【００３１】
ここで、ガンマ補正を行なう理由を以下に説明する。液晶パネル１を構成する液晶の光透過率特性には、図５及び図７に示すように、独特の特性がある。良好な階調表現を実施するためには、映像信号側でその特性にあった所謂、ガンマ補正を行なう必要がある。図７に示す特性Ａを、図８に示す、液晶の駆動電圧と透過率に比例関係を持たせた補正後の特性Ｂのようにするには、（Ｂ÷Ａ）の補正を掛ければよい。この考え方から掛けるべき補正特性は図９に示すようになり、この補正特性で映像信号をレベル変換することで、駆動電圧と透過率の特性は図８の比例関係となる。しかしながら、図９に示すような補正特性を掛け得る回路は非常に複雑となるので、液晶の光透過率特性に対して、図１０に示すような二つの変曲点γ１ ・γ２ をもつ折れ線近似特性で映像信号のレベル変換を近似的に行なっている。尚、変曲点γ１ ・γ２ は、２つ以上でもよく、そうすればさらに図９に近似したものとなる。
【００３２】
一方、基準変動部２５ｂは、レベル変換部２５ａにて用いられる折れ線近似特性の変曲点γ１ ・γ２ を、上記の明るさ調整部２３にて設定された明るさに応じた明るさ制御信号に基づいて可変するようになっている。つまり、明るさ設定部からの明るさ制御信号により、その明るさ制御信号に応じた対向電極信号の変化量α分だけ折れ線近似特性の基準値をシフトさせ、折れ線近似特性の変曲点γ１・γ２ を図１１に示すように平行移動させるわけである。このような基準値のシフトが必要となるのは、明るさ設定部２３からの明るさ制御信号により、対向電極信号生成回路２１の可変電気抵抗器ＶＲの設定が変化され、対向電極信号のピークピーク振幅が、例えば、図４中の（ｃ）〜（ｅ）のように変化されるので、映像信号の基準点である対向電極信号のオフセットポイントＬが変動することになり、オフセットポイントＬからの一律な補正では、変曲点γ１ ・γ２ がオフセットポイントＬの変動に応じて変動し、駆動電圧に応じた正しい補正を行なえないからである。
【００３３】
また、上記ＴＦＴ−ＬＣＤは、入力映像信号から同期信号を分離する同期分離回路２４と、上記同期分離回路２４からの同期信号に基づいて、上記ソース駆動回路７やゲート駆動回路８の動作を制御するための制御信号、上記対向電極信号生成回路２１に供給する極性反転用信号、映像信号中のペデスタルレベルの部分をクランプするためのゲートパルス等の各種の信号を生成する駆動制御回路２０とを備えている。
【００３４】
上記の構成において、ＴＦＴ−ＬＣＤの動作を以下に説明する。
【００３５】
図１に示すように、先ず、テレビ信号等から分離されたもとの映像信号は、ビデオＩ／Ｆ１９および同期分離回路２４に入力されることになる。ここで、上記同期分離回路２４は、もとの映像信号から水平および垂直同期信号を分離し、これらの同期信号を駆動制御回路２０に出力する。上記駆動制御回路２０は、同期分離回路２４からの水平同期信号を図示しない遅延回路で所定時間だけ遅らせることによって、映像信号中のペデスタルレベルの部分をクランプするためのゲートパルスを形成し、このゲートパルスをビデオＩ／Ｆ１９のペデスタルクランプ回路１６に出力する。
【００３６】
上記ビデオＩ／Ｆ１９に入力された映像信号は、上記ペデスタルクランプ回路１６において映像信号中のペデスタルレベルの部分が常に一定に保持され、また、反転増幅回路１７において一定周期で極性が反転されることにより、例えば図４中の（ａ）のような波形となる。ここで、上記反転増幅回路１７から出力される映像信号の黒レベルと白レベルとのレベル差（即ち、映像信号全体のピークピーク振幅）は、図５中に示す液晶の光透過率特性において光透過率が最大から最小まで変化する４Ｖ程度に設定される。
【００３７】
上記反転増幅回路１７から出力された映像信号は、ガンマ補正部２５に入力され、レベル変換部２５ａにて、図１０に示すような変曲点γ１ ・γ２ を有する折れ線近似特性でレベル変換される。このとき、レベル変換部２５ａにて用いられる折れ線近似特性の変曲点電圧γ１ ・γ２ は、基準変動部２５ｂによる基準値変化により、図１１に示すように、対向電極信号の変化部αだけ、対向電極信号のオフセットポイントＬより変化されるので、対向電極信号の電圧変化に影響されることなく保持される。
【００３８】
この後、ビデオＩ／Ｆ１９で形成された映像信号は、ソース駆動回路７に供給されることになる。上記ソース駆動回路７には、上記映像信号と共に上記駆動制御回路２０からの制御信号が入力されており、水平同期信号に同期した制御信号のサンプリングパルスに基づいて、１水平走査期間の映像信号が、図２に示すように、シフトレジスタ９を介してサンプルホールド回路１０に与えられ、出力バッファ１１を介して各信号電極２…に出力される。
【００３９】
また、ゲート駆動回路８には、上記駆動制御回路２０からの制御信号が入力されており、該制御信号に基づいて、ゲートＯＮ信号がシフトレジスタ１２内を順次シフトしながらレベルシフタ１３に与えられ、該レベルシフタ１３においてゲートＯＮ信号のレベルがＴＦＴ５をＯＮにするレベルに変換されて、出力バッファ１４を介して各ゲート電極３…に出力される。
【００４０】
このように、ゲート電極３…が順次走査されることによって、各ゲート電極３毎にゲート電極３上のＴＦＴ５…が導通状態に励起し、上記映像信号の信号電圧ＶＳ が絵素電極４…に印加される。
【００４１】
一方、上記駆動制御回路２０では、上記同期分離回路２４からの同期信号に基づいて、図４中の（ｂ）に示すように、パルス幅が１水平走査期間の極性反転用信号生成し、これを対向電極信号生成回路２１に出力する。ここで、上記対向電極信号生成回路２１には、使用者によって明るさ調整部２３が操作されると、明るさ調整部２３から明るさ制御信号が入力されており、この明るさ制御信号により、図３に示す対向電極信号生成回路２１の可変電気抵抗器ＶＲの設定が変化され、帰還増幅回路２１ａのゲインが変化し、所望とされる明るさに応じて例えば図４中の（ｃ）〜（ｅ）に示すような、ピークピーク振幅が異なる対向電極信号を生成して出力する。こうして生成された対向電極信号は、液晶層を介して上記絵素電極４…と対向配置された対向電極６に供給される。
【００４２】
これにより、映像信号の信号電圧ＶＳ が印加されている絵素電極４と、対向電極信号の対向電圧ＶＣＯＭ が印加されている対向電極６との間に電位差が生じ、電界により液晶が駆動されて、映像信号に応じた表示が行われる。そして、本ＴＦＴ−ＬＣＤでは、ソース駆動回路７に供給される映像信号（図４中の（ａ）参照）の電圧レベルは固定されているため、上記のように、対向電極信号の振幅が変化されることで、映像信号と対向電極信号との電圧差（即ち、液晶に印加される駆動電圧Ｖ）が全体的に変化し、結果的に、対向電極信号の変化に応じた明るさ表示となる。
【００４３】
尚、上記図４中の（ａ）〜（ｅ）に示されている各信号の波形は、ソース駆動回路７に供給されるタイミングでの波形であり、ソース駆動回路７でのサンプリングホールド動作により、映像信号が絵素電極４…に供給されるタイミングは、これより１水平走査期間ずれることになる。図４中の（ａ）に示される映像信号と、同図中の（ｃ）〜（ｅ）に示される対向電極信号とを、信号電圧ＶＳ と対向電圧ＶＣＯＭ とが液晶層に印加されるタイミングで重ね合わせて示せば、図６中の（ａ）〜（ｃ）のようになる。
【００４４】
以上のように、本実施例のＴＦＴ−ＬＣＤは、対向電極信号生成回路２１で生成される対向電極信号のピークピーク振幅が、明るさ調整部２３からの明るさ制御信号に応じて変化する構成において、上記ビデオＩ／Ｆ１９に設けられたガンマ補正部２５の基準変動部２５ｂが、明るさ調整部２３における設定に基づいて調整される対向電極信号の振幅変化分αだけ折れ線近似特性の基準値をシフトさせ、この補正された基準値を基準として、レベル変換部２５ａが映像信号をレベル変換し、液晶の印加電圧に対する透過率の非直線性を補正するようになっている。
【００４５】
したがって、本実施例のＴＦＴ−ＬＣＤのように、映像信号の電圧レベルを変化させる代わりに、対向電極信号の振幅を変化させることにより液晶に印加される駆動電圧を変化させ、表示画面の明るさを可変させる構成の場合でも、対向電極信号の振幅変化に影響されることなく、液晶の駆動電圧に対する透過率が直線性を示すように映像信号を的確に補正することが可能となり、正確な階調表現が実施できることとなる。
【００４６】
この結果、本実施例のＴＦＴ−ＬＣＤは、小型化、薄型化およびコストダウンを実現することができると共に、正確な階調表現が可能な表示画面の明るさ調整機能を有するものとなる。
【００４７】
尚、上記各実施例では、ポジティブ表示型のＴＦＴ−ＬＣＤについて説明したが、勿論、アクティブ表示型のものにも適用でき、また、ＴＦＴのようなスイッチング素子を用いないダイナミック駆動方式、あるいはスタティック駆動方式のものにも適用できる。上記実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置の駆動方法は、以上のように、表示電極と、液晶層を介して上記表示電極と対向配置された対向電極と、表示画面の明るさ設定を行う明るさ設定部と、所定周期で極性が反転する映像信号を生成する映像信号生成手段と、映像信号に応じた映像信号電圧を上記表示電極に印加する映像信号電圧印加手段と、上記映像信号の反転周期と同期して極性が反転する対向電極信号を生成して上記対向電極に供給する対向電極信号生成手段とを備えた液晶表示装置の駆動方法であって、上記明るさ設定部における設定に基づいて上記対向電極信号のピークピーク振幅を調整することによって液晶に印加される駆動電圧を変化させて表示画面の明るさを可変させ、上記明るさ設定部における設定に基づいた上記対向電極信号のピークピーク振幅の調整に連動して、該調整による上記対向電極信号の振幅変化分だけ、上記映像信号の基準点を基準値として設定されている補正特性の基準値を変化させ、基準値を変化させた該補正特性にて上記映像信号のレベル変換を行う構成である。
【００４９】
それゆえ、本発明の液晶表示装置のように、振幅調整手段を備え、映像信号の電圧レベルを変化させる代わりに、対向電極信号の振幅を変換させることにより液晶に印加される駆動電圧を変化させ、表示画面の明るさを可変させる構成の場合でも、正確な階調表現が実施できる。これにより、本発明の液晶表示装置は、表示画面の明るさ調整機能を有するにも関わらず、小型化、薄型化及びコストダウンを実現し得ると共に、正確な階調表現も実施できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すものであり、ＴＦＴ−ＬＣＤの信号処理における要部の構成を示すブロック図である。
【図２】上記ＴＦＴ−ＬＣＤにおける液晶パネルおよびその駆動部の構成を示す説明図である。
【図３】上記ＴＦＴ−ＬＣＤにおける対向電極信号生成回路を示す回路図である。
【図４】上記ＴＦＴ−ＬＣＤにおける映像信号、極性反転用信号および対向電極信号を示すタイミングチャートである。
【図５】駆動電圧と液晶の光透過率との関係を示す液晶の光透過率特性を示すと共に、光透過率特性と映像信号波形との関係を示す説明図である。
【図６】上記ＴＦＴ−ＬＣＤにおける映像信号および対向電極信号の波形を示す波形図である。
【図７】液晶の光透過率特性を示すグラフである。
【図８】補正後の液晶の光透過率特性を示すグラフである。
【図９】液晶の光透過率特性を補正するための補正特性を示すグラフである。
【図１０】実際に補正特性として用いられる折れ線近似特性を示すグラフである。
【図１１】上記ＴＦＴ−ＬＣＤにおけるガンマ補正の変曲点位置のシフトを示す説明図である。
【図１２】従来例を示すものであり、従来のＴＦＴ−ＬＣＤにおける液晶パネル及びその駆動部の構成を示す説明図である。
【図１３】従来方式の映像信号および対向電極信号の波形を示す波形図である。
【図１４】低電圧化方式の映像信号および対向電極信号の波形を示す波形図である。
【図１５】上記低電圧方式のＴＦＴ−ＬＣＤにおける表示画面の明るさ調整機構を示すブロック図である。
【図１６】液晶駆動電圧に対する従来方式のガンマ補正の変曲点位置を示す説明図である。
【図１７】明るさ調整を対向電極信号の振幅変化で行なった際の液晶印加電圧に対する従来方式のガンマ補正の変曲点位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 液晶パネル
２ 信号電極
３ ゲート電極
４ 絵素電極（表示電極）
５ ＴＦＴ
６ 対向電極
７ ソース駆動回路
８ ゲート駆動回路
１９ ビデオインターフェイス（映像信号生成手段）
２０ 駆動制御回路
２１ 対向電極信号生成回路（対向電極信号生成手段）
２３ 明るさ調整部（明るさ設定部）
２５ ガンマ補正部
２５ａ レベル変換部
２５ｂ 基準変動部
Claims (1)
- 表示電極と、
液晶層を介して上記表示電極と対向配置された対向電極と、
表示画面の明るさ設定を行う明るさ設定部と、
所定周期で極性が反転する映像信号を生成する映像信号生成手段と、
上記映像信号に応じた映像信号電圧を上記表示電極に印加する映像信号電圧印加手段と、
上記映像信号の反転周期と同期して極性が反転する対向電極信号を生成して上記対向電極に供給する対向電極信号生成手段とを備えた液晶表示装置の駆動方法であって、
上記明るさ設定部における設定に基づいて上記対向電極信号のピークピーク振幅を調整することによって液晶に印加される駆動電圧を変化させて表示画面の明るさを可変させ、上記明るさ設定部における設定に基づいた上記対向電極信号のピークピーク振幅の調整に連動して、該調整による上記対向電極信号の振幅変化分だけ、上記映像信号の基準点を基準値として設定されている補正特性の基準値を変化させ、基準値を変化させた該補正特性にて上記映像信号のレベル変換を行うことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
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