JP3744245B2 - 液晶表示装置の駆動電圧調整方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の駆動電圧を調整する場合に、その調整を、素早く完了させることが可能な液晶表示装置の駆動電圧調整方法および駆動電圧調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置は、小型・薄型や、低消費電力、平面表示などの特徴を有するため、ノート型のパーソナルコンピュータや、液晶テレビ、カーナビゲーションなどの電子機器の表示部分として広く用いられている。このような電子機器に用いられる場合、液晶表示装置は、液晶表示パネルをバックライトやコンロトール基板などとともにフレームに収納したモジュール（ブロック）として製造・販売される場合がある。
【０００３】
また、一般に、液晶表示装置の温度係数は、他の表示装置と比較して大きい。このため、液晶表示装置は、サーミスタなどの感温素子や、ダイオード、トランジスタ等の半導体の温度特性を利用して検出された温度に応じて駆動電圧を補償し、これにより、液晶に印加される正電圧と負電圧とをバランスさせる構成となっている。
【０００４】
したがって、液晶表示装置をモジュールとして製造・販売する場合には、モジュールとして組み立てた後に、液晶に印加される正電圧と負電圧とを初期状態としてバランスさせるため、駆動電圧を調整する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶表示装置においては、電源オンしてから装置全体の温度が平衡状態に達するまで、例えば、１時間程度必要とする場合がある。このような場合、熱平衡状態に達するのを待って、駆動電圧を調整するのは、液晶表示装置１台当たりの調整に時間がかかり過ぎることになり、製造・検査・組立等の工程全体のスループットを悪化させることになる。かといって、熱平衡状態に達するのを待たずに駆動電圧を調整しても、熱平衡状態では、液晶に印加される正電圧と負電圧とがアンバランスとなって、長期間にわたって液晶に直流成分が印加されるので、液晶の劣化を招くことになる。
【０００６】
なお、熱平衡状態に達するのに、いかに時間がかかるとしても、駆動電圧を調整するための装置を多数揃えれば、その調整に要する時間は全体でみれば短縮されることにはなる。しかしこれでは、調整するための装置を多数揃えるのに多大なコストがかかる、という事情もある。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、正電圧と負電圧とをバランスさせるための電圧調整を、素早く完了させることが可能な液晶表示装置の駆動電圧調整方法、および、この調整の際に用いて好適な駆動電圧調整装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、一対の基板間に液晶が挟持されるとともに、一方の基板に設けられた複数の走査線と他方の基板に設けられた複数のデータ線との間に２端子型スイッチング素子と前記液晶とが直列に接続された画素を複数備える液晶表示パネルと、前記複数の走査線に走査信号を供給するとともに、前記複数のデータ線にデータ信号を供給する駆動手段と、前記駆動手段に駆動電圧を供給する電源手段とを備える液晶表示装置の駆動電圧調整方法であって、前記液晶表示パネルの表示領域のうち、第１の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させる充電モード信号を少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給する第１の過程と、前記第１の領域とは別の第２の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させ、かつ、前記充電モード信号とは、前記データ信号の中間値を基準として逆極性の過充電信号と、この過充電信号に続いて出力され、かつ、前記過充電信号とは、前記データ信号の中間値を基準として逆極性の放電モード信号とを少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給する第２の過程と、少なくとも前記第１の領域に含まれるデータ線と少なくとも前記第２の領域に含まれるデータ線とに、または、前記第１および前記第２の領域に含まれるデータ線に、所定の階調値に相当するデータ信号を供給する第３の過程と、前記電源手段による駆動電圧の供給開始から所定の時間が経過したタイミングにて、前記第１の領域における輝度と前記第２の領域における輝度との比率が所定の値となるように前記駆動電圧を調整する第４の過程とを備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、第１の領域に含まれる走査線に、充電モード信号を少なくとも含む信号が走査信号として供給されるとともに、少なくとも第１の領域に含まれるデータ線に所定の階調値を有するデータ信号が供給されると、両者の電位差によって２端子型スイッチング素子が導通して、液晶への充電が行われることとなる。このため、第１の領域における輝度は、少なくとも、充電モード信号とデータ信号との電位差によって液晶に充電された第１の電圧に依存することになる。
【００１０】
一方、第２の領域に含まれる走査線に過充電信号と放電モードとを少なくとも含む信号が走査信号として供給されるとともに、少なくとも第２の領域に含まれるデータ線に所定の階調値を有するデータ信号が供給されると、まず、過充電信号によって、データ信号にかかわらず２端子型スイッチング素子が導通して、液晶への過充電が行われ、次に、放電モード信号とデータ信号との電位差によって、２端子型スイッチング素子が導通して、過充電された液晶の放電が少なくとも行われることとなる。このため、第２の領域における輝度は、過充電信号により過充電させた液晶を、少なくとも、放電モード信号とデータ信号との電位差によって放電させた結果たる第２の電圧に少なくとも依存することになる。
【００１１】
したがって、第１の領域における輝度と第２の領域における輝度とが等しくなるように駆動電圧を調整すると、第１の電圧の（データ信号の中間値を基準とした）絶対値と第２の電圧の絶対値とが等しくなって、液晶に直流成分が印加されるのが防止される。
【００１２】
ただし、各信号は、いずれも、電源手段による駆動電圧の供給開始（電源オン）から時間が経過するにつれて異なる割合で増加または減少して、熱平衡状態において最終的にある一定値にそれぞれ収束するので、熱平衡状態に達する前に、第１の電圧の絶対値と第２の電圧の絶対値とを等しくさせても、熱平衡状態になるつれ、第１の電圧の絶対値と第２の電圧の絶対値との差が拡大してしまうことになる。
【００１３】
このことは、逆に言えば、熱平衡状態において、第１の領域における輝度と第２の領域における輝度との比率が略１：１となる場合（すなわち、両領域の輝度が略同一となる場合）であっても、当該比率は、電源オンから熱平衡状態に至るまでにおいては、ある一定の特性を有して変化することを意味する。したがって、本発明のように、電源オンから所定時間が経過したタイミングにて、当該比率が上記特性上の値となるように、走査信号およびデータ信号で用いる駆動電圧を調整すれば、熱平衡状態において第１の領域における輝度と第２の領域における輝度とを略同一とさせることが可能となる。
【００１４】
すなわち、本発明において、前記第４の過程における所定の時間および所定の値は、前記比率における電源オンからの時間特性のうち、時間経過につれて比率が１：１に収束する特性上の座標値であることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明において、前記第４の過程における所定の時間および所定の値は、前記比率における電源オンからの時間特性のうち、時間が経過するにつれて比率が所望の値に収束する特性上の座標値とすることも考えられる。この構成によれば、熱平衡状態となる場合の輝度差が所望の値となるような調整を、熱平衡状態となる以前で行うことが可能となる。
【００１６】
一方、本発明において、前記第４の過程において調整される駆動電圧は、前記充電モード信号の電圧、および、前記放電モードの電圧を定める駆動電圧であることが望ましい。これにより、調整する必要のある電圧が２種類で済むので、第４の過程における調整の簡略化を図ることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の第２の過程においては、前記第２の領域に含まれる走査線に、前記過充電信号および前記放電モード信号のみからなる信号を走査信号として供給する構成が考えられる。この構成によれば、第１の領域は、充電モード信号を有する信号で駆動される一方、第２の領域は、過充電モード信号および放電モード信号のみからなる信号で駆動される。
【００１８】
一方、本発明の第２の過程においては、前記第２の領域に含まれる走査線に、前記充電モード信号と、前記過充電信号および前記放電モード信号からなる信号とを、交互に走査信号として供給する構成も考えられる。この構成によれば、第１の領域は、充電モード信号を有する信号で駆動される一方、第２の領域は、充電モード信号と、過充電信号および放電モード信号からなる信号で駆動される。すなわち、第２の領域は、通常の表示状態で駆動される。
【００１９】
さらに、上記目的を達成するため、本発明にかかる液晶表示装置の駆動電圧調整装置にあっては、一対の基板間に液晶が挟持されるとともに、一方の基板に設けられた複数の走査線と他方の基板に設けられた複数のデータ線との間に２端子型スイッチング素子と前記液晶とが直列に接続された画素を複数備える液晶表示パネルと、前記複数の走査線に走査信号を供給するとともに、前記複数のデータ線にデータ信号を供給する駆動手段と、前記駆動手段に駆動電圧を供給する電源手段とを備える液晶表示装置を載置する載置台と、前記載置台に載置された液晶表示装置の駆動手段に対して、前記表示パネルの表示領域のうち、第１の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させる第１の充電モード信号を少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給するように指示する一方、前記第１の領域とは別の第２の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させ、かつ、前記充電モード信号とは、前記データ信号の中間値を基準として逆極性の過充電信号と、この過充電信号に続いて出力され、かつ、前記過充電信号とは、前記データ信号の中間値を基準として逆極性の放電モード信号とを少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給するように指示する指示手段と、前記第１の領域における輝度と前記第２の領域における輝度とをそれぞれ測定する測定手段と、前記測定手段の測定に基づく値を、前記電源手段による駆動電圧の供給開始から所定の時間が経過したタイミングにて、少なくとも表示する表示手段とを具備することを特徴としている。
【００２０】
本発明によれば、電源手段による駆動電圧の供給から所定の時間が経過したタイミングに至ると、第１の領域と第２の領域とが、異なる走査信号で駆動されるとともに、第１の領域における輝度と第２の領域における輝度とがそれぞれ測定されて、その測定に基づく値が表示されるので、第１の領域における輝度と第２の領域における輝度との比率が熱平衡状態において略１：１となる場合の特性上の値となるように、駆動電圧を調整するのが容易となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態にかかる駆動電圧調整装置について説明前に、調整対象となる液晶表示装置について説明することとする。
【００２３】
＜液晶表示装置＞
図１は、この液晶表示装置１００の電気的構成を示すブロック図である。この図に示されるように、液晶表示装置１００における液晶表示パネル１０では、ｉ本のデータ線X1〜Xiとｊ本の走査線Y1〜Yjとの各交差点において画素１６が複数形成されており、各画素１６は、液晶表示要素（液晶層）１８とＴＦＤ（Thin Film Diode）素子２０とが直列に接続された構成となっている。なお、図では、ＴＦＤ素子２０がデータ線の側に接続され、液晶層１８が走査線の側に接続されているが、これとは逆に、ＴＦＤ素子２０が走査線の側に、液晶層１８がデータ線の側にそれぞれ接続された構成でも良い。
【００２４】
次に、走査線信号駆動回路１１０は、各走査線Y1〜Yjを駆動するものであり、データ信号駆動回路１２０は、各データ線X1〜Xiを駆動するものである。また、駆動制御回路１３０は、通常モードにおいては、外部から供給される画像信号および同期信号により後述する各種信号を生成して、走査信号駆動回路１１０およびデータ信号駆動回路１２０をそれぞれ制御する。ただし、駆動制御回路１３０は、検査時においてテスト信号を入力すると、画面を分割したテストモードに移行させるとともに、テストデータ出力回路１３２から出力されるテスト用の画像信号および同期信号により各種信号を生成して、走査信号駆動回路１１０およびデータ信号駆動回路１２０をそれぞれ制御する。ここで、テストモードとは、液晶表示装置１００をモジュールとして組み立てた後の検査工程において用いられる特殊なモードをいい、また、通常モードとは、それ以外の通常の表示状態で用いられる一般的なモードをいう。テストデータ出力回路１３２は、テスト信号を入力すると、検査用の画像信号およびデータ信号を生成するものである。
【００２５】
一方、電源回路１４０は、電源電圧Vccから液晶表示装置に用いられる電圧V0〜V7を生成して出力するものである。なお、電圧V0〜V7の大小関係は、電圧V0が最も高位であり、以下、電圧V7まで順番に低位となる関係にあり、その電位関係は、データ信号V3、V4の中間値を基準として電圧V0、V1、V2の極性を反転したものが、電圧V7、V6、V5であるという関係にある。
【００２６】
以下、これらのうち、液晶表示パネル１０、走査信号駆動回路１１０、データ信号駆動回路１２０、駆動制御回路１３０、電源回路１４０について順番に説明することとする。
【００２７】
＜液晶表示パネル＞
まず、液晶表示パネル１０の詳細について説明する。図２は、その一例を摸式的に示す部分破断斜視図である。
【００２８】
この図に示されるように、液晶表示パネル１０は、素子基板３０と、これに対向配置される対向基板３２とを備えている。このうち、素子基板３０の対抗面には、複数の画素電極３４が、それぞれマトリクス状に配列している。ここで、同一列に配列する画素電極３４は、列方向に短冊状に延在するデータ線X1〜Xiの１本に、それぞれＴＦＤ素子２０を介して接続されている。ここで、ＴＦＤ素子２０は、基板側からみると、第１金属膜２２と、この第１金属膜２２を陽極酸化した酸化膜２４と、第２金属膜２６とから構成されて、金属／絶縁体／金属のサンドイッチ構造を採る。このため、ＴＦＤ素子２０は、正負双方向のダイオードスイッチング特性を有することになる。
【００２９】
一方、対向基板３２において、素子基板３０の対抗面には、走査線Y1〜Yjが、データ線X1〜Xiとは直交する行方向に延在し、かつ、画素電極３４の対向電極となるように配列している。
【００３０】
さて、このように構成された素子基板３０と対向基板３２とは、基板周辺に沿って塗布されるシール剤と、適切に散布されたスペーサとによって、一定のギャップ（間隙）を保っており、この閉空間に例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶が封入されて、これにより、図１における液晶層１８が形成されることとなる。すなわち、液晶層１８は、データ線と走査線との交差地点において、当該データ線と、画素電極３４と、両者の間に位置する液晶とで構成されることになる。
【００３１】
ほかに、対向基板３２には、液晶表示パネル１０の用途に応じて、例えば、ストライプ状や、モザイク状、トライアングル状等に配列されたカラーフィルタが設けられ、さらに、例えば、クロムやニッケルなどの金属材料や、カーボンやチタンなどをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどのブラックマトリクスが設けられる。くわえて、素子基板３０および対向基板３２の各対向面には、それぞれ所定の方向にラビング処理された配向膜などが設けられる一方、その各背面には配向方向に応じた偏光板がそれぞれ設けられる（いずれも図示省略）。
【００３２】
ただし、液晶表示パネル１０においては、液晶を高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いれば、前述の配向膜、偏光板等が不要となるため、光利用効率が高まり、このため液晶表示パネルの高輝度化や低消費電力化などの点において有利である。また、液晶表示パネル１０を反射型とする場合、画素電極３４をアルミニウムなどの反射率の高い金属膜から構成し、電圧無印加状態で液晶分子がほぼ垂直配向されるＳＨ（スーパーホメオトロピック）型液晶などを用いても良い。
【００３３】
なお、ＴＦＤ素子２０は、２端子型スイッチング素子の一例であり、他に、ＺｎＯ（酸化亜鉛）バリスタや、ＭＳＩ（Metal Semi-Insulator）などを用いた素子や、これら素子を２つ逆向きに直列接続または並列接続したものなどが、２端子型スイッチング素子として適用可能である。
【００３４】
＜走査信号駆動回路＞
次に、液晶表示パネル１０に走査信号を供給する走査信号駆動回路１１０について説明する。図３に示されるように、走査信号駆動回路１１０は、主に、クロック・コントロール回路１１１、シフトレジスタ１１３、ラッチ１１４、デコーダ１１５、レベル・シフタ１１６およびＬＣＤドライバ１１７から構成される。
【００３５】
このうち、クロック・コントロール回路１１１は、駆動制御回路１３０から出力される走査側クロック信号YCLKに基づいて、図４に示されるようなデータシフト用のシフトクロックYSCLを生成して、シフトレジスタ１１３に供給するものである。
【００３６】
シフトレジスタ１１３は、走査線Y1〜Yjの本数に対応してｊビットの並列出力を有するシフトレジスタを、入力データD0、D1、D2の各々に対応して３列独立して設けた構成となっている。このため、シフトレジスタ１１３から各走査線Y1〜Yj毎に３ビットずつの出力が行われる。ここで、入力データD0、D1、D2は、各走査線Y1〜Yjの電圧を選択するためのデータであり、駆動制御回路１３０からシリアルデータとして出力されたものである。また、シフトクロックYSCLは、シフトレジスタ１１３を構成する各シフトレジスタに供給されて、これらの各シフトレジスタが、図４に示されるように、シフトクロックYSCLの立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとにおいてそれぞれデータを取り込むとともに、取り込んだデータを順次シフトするようになっている。
【００３７】
次に、ラッチ１１４は、ｊビット分のデータを取り込むラッチを３列並列に備えるものであり、シフトレジスタ１１３による３列×ｊビットの並列出力データを、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりのタイミングにおいて、３列×ｊビット分のラッチにそのまま取り込むように構成されている。ここで、ラッチストローブ信号LSは、駆動制御回路１３０から供給される信号であって、シフトレジスタ１１３を構成する各シフトレジスタがｊビット分のデータを取り込んだ後の所定のタイミングにおいて立ち上がる信号である。
【００３８】
したがって、ラッチ１１４からは、ラッチストロープ信号LSの立ち上がりタイミングにおいて、駆動制御回路１３０から出力されたシリアルデータD0、D1、D2が、各走査線Y1〜Yj毎に、３ビットのパラレルデータに変換されて出力されることになる。
【００３９】
次に、デコーダ１１５は、ラッチ１１４から供給される３ビットのパラレルデータをデコードして、選択信号の電圧としてV0〜V7のいずれかを選択するための信号に変換するものである。また、レベル・シフタ１１６は、デコーダ１１５によりデコードされた信号を順次シフトするものである。
【００４０】
ＬＣＤドライバ１１７は、図１における電源回路１４０から供給される８種類の電圧V0〜V7のいずれかを、レベル・シフタ１１６によってシフトされた信号にしたがって、各走査Y1〜Yj毎に選択接続して出力するものである。これにより、各走査線Y1〜Yjには、８種類の電圧V0〜V7のいずれかが選択信号として供給されることとなる。
【００４１】
ここで、ラッチ１１４から出力される３ビットのパラレルデータD0、D1、D2の値の組み合わせと選択信号の電圧V0〜V7との対応関係は、図５に示されるとおりである。このため、走査信号駆動回路１１０では、各走査線Y1〜Yjについて、第１に、対応する３ビットのパラレルデータを、デコーダ１１５により電圧V0〜V7のいずれかを選択する信号にデコードし、第２に、レベル・シフタ１１６を介してシフトすることによって、後述するような充放電モードや、充電モード、放電モードで駆動することが可能となっている。
【００４２】
＜データ信号駆動回路＞
次に、液晶表示パネル１０にデータ信号を供給するデータ信号駆動回路１２０について説明する。
【００４３】
図６に示されるように、データ信号駆動回路１２０は、主に、シフトレジスタ１２１、ラッチ１２２、階調制御部１２３および出力回路１２４から構成される。このうち、シフトレジスタ１２１は、クロック信号XCLKに同期するラッチ信号であって、かつ、各データ信号出力端子X1〜Xiに対応するラッチ信号を、順次シフトして出力するものである。
【００４４】
ラッチ１２２は、各データ信号出力端子X1〜Xiに対応するｉビットのラッチ領域を備えるものである。各ラッチ領域は、データ線の順番でｎビット毎に供給されるｎビットのパラレル階調データGD0〜GDnを、シフトレジスタ１２１によるラッチ信号でそれぞれラッチして、水平同期信号に同期するラッチパルス信号LPの立ち上がりのタイミングで出力する。
【００４５】
ここで、階調データGD0〜GDn、クロック信号XCLKおよびラッチパルス信号LPは、それぞれ駆動制御回路１３０によって互いに関連付けられて供給されるので、ラッチ１２２の各ラッチ領域は、パラレルで供給される階調データのうち、それぞれ対応するデータ線への階調データGD0〜GDnを取り込んで、ラッチパルス信号LPの立ち上がりのタイミングで各データ線に対応して出力するようになっている。
【００４６】
階調制御部１２３は、各データ線に対応する各階調データをパルス幅変調データに変換して、出力回路１２４に供給するものである。また、出力回路１２４は、階調制御部１２３により出力された信号を、パネル駆動のための適正電圧レベルに変換して出力するものである。
【００４７】
ここで、ラッチ１２２からの階調データGD0〜GDnの出力は、水平同期信号に同期するラッチパルス信号LPに同期して行われるため、各データ信号出力端子X1〜Xiからは、１水平走査期間毎にそれぞれ階調に応じてパルス幅変調されたデータ信号が出力されることになる。ただし、この液晶表示装置１００は、後述するように、液晶の表示状態を決定する電圧は、１水平走査期間の１／２の期間において出力されるので、これに対応してデータ信号も１水平走査期間の１／２の期間に出力されるように設定されている。
【００４８】
＜駆動制御回路＞
次に、走査信号駆動回路１１０およびデータ信号駆動回路１２０に各種信号を供給する駆動制御回路１３０について説明する。
【００４９】
図７に示されるように、駆動制御回路１３０は、主に、基本タイミング作成部１３１、ドライバコントロール部１３２、データ出力部１３３およびＡ／Ｄ変換部１３４から構成される。このうち、基本タイミング作成部１３１は、コンポジット信号等から分離された垂直同期信号や水平同期信号などの同期信号に基づいて、各回路に供給するクロック信号およびタイミング信号を生成し、ドライバコントロール部１３２、データ出力部１３３およびＡ／Ｄ変換部１３４に供給する。
【００５０】
Ａ／Ｄ変換部１３４は、コンポジット信号等から分離されたアナログ信号たる画像信号をデジタルデータに変換して、データ出力部１３３に供給する。データ出力部１３３は、デジタルデータを階調データGD0〜GDnに変換するとともに、基本タイミング作成部１３１によるクロック信号に基づいて、所定のタイミングでシリアルデータとして、データ信号駆動回路１２０に供給する。
【００５１】
また、ドライバコントロール部１３２は、通常モードでは、上述したクロック信号YCLK、ラッチストローブ信号LSおよびデータD0〜D2を走査信号駆動回路１１０に供給する一方、クロック信号XCLKおよびラッチパルス信号LPをデータ信号駆動回路１２０に供給する。ただし、ドライバコントロール部１３２は、テスト信号を入力すると、データD0〜D2の出力パターンを後述するテストモード用に変更して、通常モードとは異なる走査信号を出力するように、走査信号駆動回路１１０を制御する。
【００５２】
これらの各信号は、基本タイミング作成部１３１のクロック信号およびタイミング信号に基づいて生成され、さらに、基本タイミング作成部１３１は、垂直同期信号や水平同期信号などの同期信号に基づいて、クロック信号およびタイミング信号を生成するので、走査信号駆動回路１１０から出力される走査信号およびデータ信号駆動回路１２０から出力されるデータ信号についても、水平同期信号および垂直同期信号に同期したものとなる。
【００５３】
＜電源回路＞
次に、電源回路１４０の構成について図８を参照して説明する。電源回路１４０は、電源１４１と、中間電圧発生回路１４２と、駆動電圧調整回路１４２とを備える。このうち、電源１４１は、電圧V0、V3、V4、V7を発生するものであり、また、中間電圧発生回路１４２は、電源１４１による電圧V0、V3、V4、V7電圧の中間電圧である電圧V1、V2、V5、V6を発生するものである。そして、電圧V0〜V7が走査信号駆動回路１１０に供給され、また、電圧V3、V4がデータ信号駆動回路１２０に供給されている。なお、本実施形態においては、電圧V4を接地電位として用いるので、実際には、この電圧V4を除いた７種類の電圧V0、V1、V2、V3、V5、V6、V7が走査信号駆動回路１１０に供給され、電圧V3がデータ線駆動回路１２０に供給されることになる。
【００５４】
ここで、中間電圧発生回路１４２は、電圧調整回路１４２ａを備えており、この構成は、例えば図９に示されるようなものであるため、電圧調整回路１４２ａにおける可変抵抗VR1の調整によって、電圧V1、V2が同方向に増減可能となっている。なお、図示を省略しているが、電圧V6、V5についても、同様の回路が設けられて、電圧V1、V2の調整に伴って、同時に調整されるようになっている。さらに、中間電圧発生回路１４２は、サーミスタなどの温度検出器１４４によって検出された液晶表示パネル１０の温度に応じて電圧V1、V2を変化させて、温度補償を行うように構成されている。
【００５５】
＜モジュール化される液晶表示装置＞
さて、このような液晶表示装置１００をモジュール化した場合の構造について説明する。図１０は、この液晶表示装置１００のモジュール構造を示す分解斜視図である。この図に示されるように、液晶表示装置１００は、金属フレーム２０２において、素子基板３０および対向基板３２からなる液晶表示パネル１００を、バックライト２０６ａを含むライトガイド２０６、コントロール基板２１０、第１、第２のシールド板２１２、２１４とともに収容する構成となっている。
【００５６】
このうち、コントロール基板２１０には、上述した走査信号駆動回路１１０、データ信号駆動回路１２０、駆動制御回路１３０、テストデータ出力回路１３２および電源回路１４０が実装されており、素子基板３０の各データ線X1〜Xiにはフィルムテープ２２２を介してデータ信号が供給される一方、対向基板３２の各走査線Y1〜Yjにはフィルムテープ２２４を介して走査信号が供給される構成となっている。
【００５７】
なお、素子基板３０に、データ信号駆動回路１２０たるＩＣチップがＣＯＧ（Chip On Grass）実装される場合には、当該ＩＣチップにフィルムテープ２２２を介して、クロック信号XCLKや、ラッチパルス信号LP、階調データGD0〜GDn、電圧V3、V4などが供給され、これにより、当該ＩＣチップが各データ線X1〜Xiに対してそれぞれデータ信号を直接供給する構成となる。同様に、対向基板３２に、走査信号駆動回路１１０たるＩＣチップがＣＯＧ実装される場合には、当該ＩＣチップにフィルムテープ２２４を介して、クロック信号YCLKや、ラッチストローブ信号LS、データD0、D1、D2、電圧V0〜V7などが供給され、これにより、当該ＩＣチップが各走査線Y1〜Yjに対してそれぞれ走査信号を直接供給する構成となる。
【００５８】
また、温度検出器１４４は、コントロール基板２１０に実装される場合もあるが、その本来的な目的は、液晶表示パネル１０の温度を検出するためであるから、なるべく、液晶表示パネル１０の近傍に設けられるのが望ましい。このため、本実施形態にあって温度検出器１４４は、金属フレーム２０２の端部に取り付けられている。
【００５９】
＜駆動動作＞
次に、液晶表示パネル１０において、通常モードで用いられる充放電モードと、テストモードで充電モードと、同じくテストモードで放電モードとについてそれぞれ説明する。
【００６０】
＜充放電モード＞
まず、充放電モードとは、図１１（ｂ）または（ｃ）に示されるように、２端子型スイッチング素子の導通を図って、充電を行う充電モードと、第２に、この充電とはデータ信号の中間値を基準にして逆極性の過充電後、２端子型スイッチング素子の導通を図って、放電を行う放電モードとの２モードで駆動する方式である。
【００６１】
さて、図１１（ａ）は、あるデータ線Xn（X1≦Xn≦Xi）に供給されるデータ信号の一例を示すタイミングチャートである。図に示されるように、データ信号は、１水平走査期間Ｈの後半の１／２の期間において供給される。
【００６２】
同図（ｂ）は、ある走査線Ym（Y1≦Ym＜Yj）に供給される走査信号を示すタイミングチャートであり、同図（ｃ）は、この走査線Ymの次位に位置する走査線Ym+1に供給される走査信号を示すタイミングチャートである。これらの図に示すように、走査信号は、走査線の１行毎にモードが切り替えられ、かつ、１本の走査線に着目すれば、１垂直期間TV毎にモードが切り替えられる。このように、モードを切り替えることによって、データ信号の中間値を基準として、走査信号の極性を１垂直走査期間TV毎に反転させる（さらに、データ信号もこれに対応して反転させる）のは、交流駆動することによって、液晶層の劣化を防ぐためである。なお、１水平期間毎に極性を反転する駆動のみならず、ｎ水平期間毎に極性を反転する駆動でも良く、また、１水平期間毎の反転駆動を行わず、フレーム反転駆動のみとすることも可能である。
【００６３】
ここで、充放電モードでの走査信号を生成する方法について簡単に説明する。上述のように、走査信号駆動回路１１０は、各走査線Y1〜Yjに対応する３ビットのデータD0、D1、D2を、デコーダ１１５により電圧V0〜V7のいずれかを選択する信号にデコードするとともに、レベル・シフタ１１６によってシフトすることによって、電圧V0〜V7で規定される走査信号を出力する構成となっている。ここで、駆動制御回路１３０からシリアルデータとして供給されるデータD0、D1、D2のうち、走査線Ymに対応する３ビットのデータをDLm・0、DLm・1、DLm・2と表すと、図１２に示されるように、データDLm・0、DLm・1、DLm・2が用いられて、走査線Ymに供給すべき充放電モードの走査信号が生成されることになる。まず、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりタイミングt1（走査線Ymが選択される１水平走査期間の前半１／２期間の開始タイミング）において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、０）であると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV4となる。次に、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりタイミングt2（走査線Ymが選択される１水平走査期間の後半１／２期間の開始タイミング）において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、１、１）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV1となって、充電モードの充電期間となる。この期間が経過したタイミングt3において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、１）となり、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV3となって、以降この状態が、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりタイミングt4（走査線Ymが、再び選択される１水平走査期間の前半１／２期間の開始タイミング）まで継続する。
【００６４】
次に、タイミングt4において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、１、１）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV7となって、放電モードの過充電期間となり、続いて、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりタイミングt5（走査線Ymが、再び選択される１水平走査期間の後半１／２期間の開始タイミング）において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、０、０）になると、走査線Ymに供給される走査線は電圧V2となって、放電モードの放電期間となる。この期間が経過したタイミングt6において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値は、走査線Ymが再々度選択される１水平走査期間の後半１／２期間の開始タイミングまで（０、０、０）となるので、走査線Ymに供給される走査線の電圧V4は維持される。以下同様な動作が繰り返されることによって、走査線Ymに供給される走査信号の極性が、１垂直走査期間TV毎に反転することとなる。なお、各走査線Y1〜Yjに供給される走査信号は、走査線の１行毎に充電モードと放電モードとが交互に切り替えられるので、３ビットのデータD0、D1、D2もこれに対応して、位相シフトして供給されることとなる。一例として、走査線Ym+1に対応する３ビットのデータ（DLm+1・0、DLm+1・1、DLm+1・2）を図１２に示す。
【００６５】
さて、説明を図１１に戻す。図１１（ｄ）は、データ線Xnと走査線Ym+1との交点に位置する画素１６に印加される電圧、すなわち、当該ＴＦＤ素子２０と当該液晶層１８とからなる直列接続の両端に印加される電圧を示すタイミングチャートである。この図において、斜線領域は、当該液晶層１８に印加される電圧VLCである。
【００６６】
この例では、放電モードでの過充電期間Tpreにおいて、（V7-V3）の電圧が印加されることにより、ＴＦＤ素子２０がオン状態となり、当該液晶層１８は過充電される。次に、放電期間Tdcにおいて、（V2-V3）の電圧が印加されると、当該データ信号により放電量が抑えられるため、当該液晶層１８の充電状態は維持される。したがって、ノーマリーホワイトモードの場合には黒が表示され、ノーマリーブラックモードの場合には白が表示されることになる。
【００６７】
さらに、１垂直走査期間ＴＶ後、充電モードでの充電期間Tcにおいて、（V1-V4）の電圧が印加されると、ＴＦＤ素子２０がオン状態となり、当該液晶層１８はデータ信号に応じて充電される。このため、ノーマリーホワイトモードの場合には継続的に黒が表示され、ノーマリーブラックモードの場合には継続的に白が表示されることになる。
【００６８】
反対に、図示はしないが、放電モードの放電期間Tdcにおいて、（V2-V4)の電圧が印加されるとすると、過充電期間Tpreにおいて液晶層１８に充電された電荷は、多数放電する。このため、ノーマリーホワイトモードの場合には白が表示され、ノーマリブラックモードの場合には黒が表示されることになる。さらに、１垂直走査期間ＴＶ後、充電モードでの充電期間Tcにおいて、（V1-V3）の電圧が印加されるとすると、液晶層１８への充電は行われない。このため、ノーマリーホワイトモードの場合には継続的に白が表示され、ノーマリーブラックモードの場合には継続的に黒が表示されることになる。
【００６９】
このように、充電モードにおいて、電圧V1を供給することで液晶層１８をデータ信号に応じて充電する一方、放電モードにおいて、電圧V1とは逆極性の過充電電圧V7を供給することで液晶層１８をデータ信号にかかわりなく過充電し、その後、過充電電圧V7とは逆極性の選択電圧V2を供給するとともに、液晶層１８の放電量をデータ信号で制御することで、当該液晶画素の表示状態を制御することが可能となる。
【００７０】
このような充放電モードによれば、液晶層１８への充電がほぼ停止した時にＴＦＤ素子２０に印加される電圧が、ＴＦＤ素子の特性のバラツキにより変動しても、充電モードにて液晶印加電圧に発生する誤差電圧と放電モードにて液晶印加電圧に発生する誤差電圧とが互いに実効電圧的に相殺するので、表示ムラの発生等を有効に防止することが可能となる。
【００７１】
＜充電モード＞
次に、テストモードで用いられる充電モードについて説明する。この充電モードは、先に説明した充放電モードのうち、充電モードのみを用いて正負両極で交互に駆動する方式である。
【００７２】
この充電モードにおいて、例えば、走査線Ymに供給すべき走査信号は、図１３に示されるようなデータDLm・0、DLm・1、DLm・2が用いられて生成される。まず、タイミングt1において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、０）であると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV4となる。次に、タイミングt2において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、１、１）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV1となって、正極性の充電期間となる。この期間が経過したタイミングt3において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、１）となり、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV3となって、以降この状態が、タイミングt5まで継続する。そして、タイミングt5において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、１、０）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV6となって、負極性の充電期間となる。この期間が経過したタイミングt6において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、０）となり、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV4となって、以降この状態は、走査線Ymが再々度選択される１水平走査期間の後半１／２期間の開始タイミングまで継続する。以下同様な動作が繰り返されることによって、走査線Ymに供給される走査信号の極性が、１垂直走査期間TV毎に反転することとなる。なお、各走査線Y1〜Yjに供給される走査信号は、走査線の１行毎に極性が交互に切り替えられるので、３ビットのデータD0、D1、D2もこれに対応して、位相シフトして供給されることとなる。一例として、走査線Ym+1に対応する３ビットのデータ（DLm+1・0、DLm+1・1、DLm+1・2）を図１３に示す。
【００７３】
＜放電モード＞
次に、テストモードで用いられる放電モードについて説明する。この放電モードは、先に説明した充放電モードのうち、放電モードのみを用いて正負両極で交互に駆動する方式である。
【００７４】
この放電モードにおいて、例えば、走査線Ymに供給すべき走査信号については、図１４に示されるようなデータDLm・0、DLm・1、DLm・2によって生成される。まず、タイミングt1において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、１、０）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV0となって、正極性の過充電期間となる、続いて、タイミングt2において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、０、１）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV5となって、放電期間となる。この期間が経過したタイミングt3において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、１）となり、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV3となって、以降この状態が、タイミングt4まで継続する。そして、タイミングt4において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、１、１）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV7となって、負極性の過充電期間となる。続いて、タイミングt5において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、０、０）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV2となって、放電期間となる。そして、この期間が経過したタイミングt6において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、０）となり、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV4となって、以降この状態は、走査線Ymが再々度選択される１水平走査期間の前半１／２期間の開始タイミングまで継続する。以下同様な動作が繰り返されることによって、走査線Ymに供給される走査信号の極性が、１垂直走査期間TV毎に反転することとなる。なお、各走査線Y1〜Yjに供給される走査信号は、走査線の１行毎に極性が交互に切り替えられるので、３ビットのデータD0、D1、D2もこれに対応して、位相シフトして供給されることとなる。一例として、走査線Ym+1に対応する３ビットのデータ（DLm+1・0、DLm+1・1、DLm+1・2）を図１４に示す。
【００７５】
＜電圧調整の必要性＞
さて、上述した各モードのうち、通常モードで用いられる充放電モードにおいて、充電モードの選択期間の終了直後に液晶層に充電される電圧と、放電モードの選択期間の終了直後に、過充電後に放電させた結果として液晶層に充電された電圧とについて、それぞれ検討してみる。
【００７６】
まず、図１１（ｄ）において、充電モードの選択期間の終了直後に液晶層に印加される電圧VB1は、次式で与えられる。
【００７７】
VB1＝（V1−V4−VON）−K（V1−V4） ……(1)
なお、式(1)におけるKは、ＴＦＤ素子の容量をCMとし、液晶層の容量をCLとした場合に、CM／（CM＋CL）で表される容量比を示し、また、K（V1−V4）は、ＴＦＤ素子がオフ状態となる瞬間に容量結合により生じる液晶層電圧のシフト分を表す。また、VONは、液晶層への充電がほぼ停止したときに、ＴＦＤ素子に印加される電圧を示す。
【００７８】
一方、放電モードでは、過充電の後、充電された電荷が電圧V2−V3により放電され、選択期間の終了直前に液晶層に印加される電圧はV2−V3−VONとなる。したがって、選択期間の終了直後に液晶層に印加される電圧VB2は次式で表される。
【００７９】
VB2＝（V2−V3−VON）−K（V2−V3） ……(2)
ここで、K（V2−V3）は、充電モードの場合と同様に、ＴＦＤ素子がオフ状態となる瞬間に容量結合により生じる液晶層電圧のシフト分を表す。
【００８０】
ところで、選択電圧V1が正電圧であるので、この電圧V1およびデータ信号で充電される電圧VB1も正電圧である。一方、過充電電圧であるV7は、電圧V1とは逆極性であるので、この電圧V7により過充電して、選択電圧V2およびデータ信号で放電させた結果として残った充電電圧VB2は負電圧である。このため、電圧VB1の絶対値と電圧VB2の絶対値とが互いに等しくないと、液晶に直流成分が印加されることになって、液晶の劣化を招く。したがって、次式の関係を満たす必要がある。
【００８１】
VB1＋VB2＝0 ……（3）
以上の式(1)、(2)、(3)より、次式の関係式が導き出される。
【００８２】
V2＝−V1＋2VON／（1−K）……(4)
このため、充電モードにおける選択電圧V1と放電モードにおける選択電圧V2とについて、式(4)を満たす値に設定する必要がある。このためには、液晶表示装置をモジュールとして組み立てた後に、第１に、液晶表示パネル１０の表示画面を、走査線Y1〜Yjの延材方向である行方向に沿って上半分領域と下半分領域とに分割し、第２に、例えば上半分領域にあっては充電モードのみによる走査信号で、下半分領域にあっては放電モードのみによる走査信号で、それぞれ駆動し、第３に、充電モードで駆動される上半分領域の輝度と、放電モードで駆動される下半分領域の輝度との差がなくなるように、選択電圧V1、V2を調整すれば、充電モードにより液晶層に充電された電圧VB1の絶対値と、放電モードにより液晶層に充電された電圧VB2の絶対値とが互いに等しくなって、以後、液晶に直流成分が印加されるのを防止することができる、と考えられる。
【００８３】
ところで、上述したように、コントロール基板２１０における電源回路１４０では、温度検出器１４４によって検出された温度に応じて温度補償が行われる構成となっている。すなわち、温度が変化しても、常に最適なコントラストが得られ、かつ、液晶に直流成分が印加されないように、選択電圧V1、V2が制御される構成となっている。
【００８４】
ここで、液晶表示パネルの平均温度は、図１５において特性▲１▼で示されるように、電源オンによって室温ＲＴから徐々に上昇し、ある一定の時間STを経過した時点において、温度Thaで飽和して熱平衡状態に至る。このため、電圧V1、V2の調節は、液晶表示装置が熱平衡状態となるのを待って行わなければならない。なぜならば、熱平衡状態となる前に、電圧V1、V2を調節して、一旦、充電モードで駆動される上半分領域の輝度と、放電モードで駆動される下半分領域の輝度との差をなくしても、温度変化に応じて電圧V1、V2が温度補償制御される結果、再び輝度差が発生するので、先に行った電圧V1、V2の調節がなんら意味をなさなくなるからである。
【００８５】
しかも、温度補償における電圧V1、V2の温度係数は、互いに正負逆の関係（すなわち、一方の絶対値が増加すれば、他方の絶対値が減少する関係）にある場合があるので、熱平衡状態となる前に輝度差がなくす方向に電圧V1、V2を調整することは、その後、輝度差を拡大する方向に調整することにつながりかねない。それゆえ、輝度差をなくすための選択電圧V1、V2の調整は、液晶表示装置に電源を投入してから熱平衡状態となるまで待って行う必要がある。
【００８６】
しかし、電源オンしてから熱平衡状態に至るまでの時間STは、画面サイズや機種などによっては１時間程度必要となる場合もある。このような場合に、液晶表示装置の１台、１台毎に熱平衡状態となるのを待って、輝度差がなくなるように電圧V1、V2を調整するのは、あまりにも非効率的といえる。
【００８７】
そこで、熱平衡状態となるのを待って輝度差がほぼゼロとなるように電圧V1、V2の調整が済んだ液晶表示装置について着目する。ここで、説明の便宜上、輝度差を示す指標として「輝度バランス」なるものを用いる。この輝度バランスは、充電モードのみの充電モードで駆動される上半分領域の輝度をW1、放電モードのみの充電モードで駆動される下半分領域の輝度をW2とした場合に、次式で定義される値である。
【００８８】
輝度バランス（％）＝W1／（（W1＋W2）／2）−1）×100 ……(5)
さて、熱平衡状態となるのを待って輝度差がほぼゼロとなるように電圧V1、V2が調整された液晶表示装置の輝度バランスは、図１６においてＡで示されるように、電源オンから時間T1を経過したタイミングで、CDaという値で極大を迎えた後、当然のことながら、時間が経過するにつれて、ほぼゼロに収束する特性を有する。このことは逆に言えば、電源オンから時間T1が経過したタイミングにおいて、輝度バランスをCDaという値に調整すれば、熱平衡状態となった場合に輝度バランスがほぼゼロに収束することを意味する。本実施形態にかかる調整装置は、このことを利用して、液晶表示装置を電源オンしてから時間T1だけ経過したタイミングにおいて、輝度バランスがCDaという値となるように選択電圧V1、V2を調整して、熱平衡状態において充電モードにより液晶層に充電された電圧VB1の絶対値と、放電モードにより液晶層に充電された電圧VB2の絶対値とが互いに等しくなるようにするものである。
【００８９】
図１８は、本実施形態にかかる液晶表示装置の駆動電圧調整装置の構成を示す図である。この図に示されるように、調整装置は、主に、調整対象たるモジュール化された液晶表示装置１００を、表示パネル１０を上面として載置する載置台１５０と、ＣＣＤカメラ１５２が取り付けられたテスター１５１と、ＣＣＤカメラ１５２の出力をケーブル１５３により入力するパーソナルコンピュータ１５４と、このパーソナルコンピュータ１５４による出力を表示するディスプレイ１５５とから構成されている。
【００９０】
このうち、載置台１５０は、検査対象となる液晶表示装置１００を載置するにあたって、コントロール基板２１０において予め定められた地点に、テスト信号を供給させるためのピンプローブ（図示省略）を接触させる。また、ＣＣＤカメラ１５２は、載置台１５０に載置された液晶表示装置１００の表示領域のうち、中心近傍に設けられた検査領域を撮像して、パーソナルコンピュータ１５４に出力するものである。
【００９１】
また、パーソナルコンピュータ１５４は、次のような、検査用のアプリケーションプログラムを実行するものである。すなわち、パーソナルコンピュータ１５４は、検査者によって検査開始の指示がなされると、第１に、載置台１５０のピンプローブを介し、液晶表示装置１００のコントロール基板２１０にテスト信号を供給するとともに、テスト信号の供給時間をカウントする。このテスト信号により、液晶表示パネル１０の表示画面は、図１９に示されるように、画面の上半分領域が充電モードで駆動される一方、画面の下半分領域が放電モードで駆動されることになる。第２に、パーソナルコンピュータ１５４は、ＣＣＤカメラ１５２による撮像画面から、上半分領域と下半分領域とによる輝度を測定し、上記式（5）を用いて、輝度バランスを算出する。第３に、パーソナルコンピュータ１５４は、例えば、図２０に示されるように、ディスプレイ１５５の画面１５５ａの左上端に位置する領域１６０において算出した輝度バランスを表示させ、さらに、領域１６１にテスト信号の供給を開始してからの経過時間を表示させ、また、領域１６２に目標とすべき輝度バランスの値CDaを表示させる。したがって、検査者は、このような画面１５５ａを見ながら、電源回路１４０における駆動電圧調整回路１４３の可変抵抗VR1を変化させ、選択電圧V1、V2を調節することによって、電源オンにより走査信号を開始してから時間T1が経過したタイミングにて、輝度バランスを値CDaに調整することが容易に行うことが可能となる。
【００９２】
以上のように、本実施形態によれば、電源オンさせて走査信号の供給を開始させてから、所定の時間T1だけ経過したタイミングにて、分割した各領域の輝度バランスを所定の値CDaに設定することが極めて簡易で行うことが可能である。このため、熱平衡状態において、充電モード期間と放電モード期間との液晶の充電電圧が等しくなるので、液晶層に印加される直流成分を除去して液晶表示パネルの品質を向上させるための電圧調整を、きわめて短期間で済ますことが可能となる。
【００９３】
なお、選択電圧V1、V2を調整すると、図１７に示されるように、その調整に伴ってコントラストも変動することになる。ここで、表示品質の低下を防ぐため、コントラストの変動を１００％から９０％までの範囲で抑えることとすると、このコントラストの範囲に対応する輝度バランスは、図１７に従うと、−２０％から＋２０％までの範囲に相当することになる。このため、輝度バランスは、その下限値および上限値が、−２０％から＋２０％までの範囲に収まるように、調整する必要がある。
【００９４】
また、本実施形態にあっては、時間T1だけ経過したタイミングにて、分割した各領域の輝度バランスを所定の値CDaとなるように駆動電圧V1、V2を調整するというものであったが、経過時間と、その時間が経過したタイミングで設定すべき輝度バランスの値との組は、これに限られず、図１６における特性Ａ上の座標値に相当する組であれば、熱平衡状態における輝度バランスをほぼゼロとすることができる。さらに、特性Ａだけではなく、熱平衡状態において輝度バランスが値C1、C2で収束する特性Ｂ、Ｃの座標値に相当する組み合わせでも良い。これは、モジュールの構成要素であるバックライトの輝度が切替可能である場合、液晶表示装置における熱平衡状態の飽和温度が変化することを想定したものである。ただし、コントラストの変動を抑える観点から言えば、上述のように輝度バランスの下限値および上限値が−２０％から＋２０％までの範囲に収まっている特性上の座標値を用いるのが望ましい。
【００９５】
さらに、本実施形態にあっては、輝度バランスなる指標を用いたが、これに限られず、上半分領域の輝度と下半分領域の輝度との関係を示す指標であれば、いかなる指標を用いても良い。
【００９６】
また、検査領域の大きさは、パーソナルコンピュータ１５４を操作することで任意変更できるようにしても良い。また、電圧V1、V2を調整すると、充電モードによる輝度と放電モードによる輝度とが中間調を中心にして入れ替わるため、上述したテストモードでの電圧調整は、中間調で行うのが望ましい。このため、テストモードにおいて、アナログデータ出力回路１３２に、所定の中間調ラスタデータを出力させる。
【００９７】
さらに、電源オンしてから輝度バランスを設定すべきタイミングに至った時点で、輝度バランスを設定すれば良いので、それ以前またはそれ以後に他の検査や調整などを行っても良い。例えば、温度検出器１４４の設置位置によっては、それによって検出される温度変化が、図１５における特性▲２▼に示されるように、実際の液晶表示パネルの温度変化特性▲１▼と比べて乖離してしまう場合がある。このような場合には、温度検出器１４４によって検出される特性▲２▼を、実際の特性▲１▼に近づけるように、温度検出器１４４の出力をオフセットさせるのが望ましいが、本実施形態にあっては、このようなオフセットを、電圧V1、V2の調整と併せて、テストモードにおける一連の工程として行うことが可能である。
【００９８】
くわえて、上述した実施形態においては、分割する領域を２つにした場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、さらに多数に分割するようにしても良い。また、輝度の検査領域は、表示画面の中央部に設定した例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、各検査領域が所定距離だけ離れていても良い。ただし、中央部に設定することにより、画面の読取部を小型化することができる。
【００９９】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態にかかる調整装置について、図２１を参照して説明する。なお、第１の実施形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【０１００】
上述した第１実施形態では、表示画面の上半分領域を充電モードで駆動する一方、表示画面の下半分領域を放電モードで駆動するようにしたが、本実施形態では、図２１に示されるように、上半分領域を充電モードで駆動する点は、第１実施形態と同様であるが、下半分領域を通常の表示状態である充放電モードで駆動するようにした点において、第１実施形態と異なる。
【０１０１】
過充電期間における電圧V7は、液晶表示ドライバの耐圧により決定されるので、一義的に定まるものである。したがって、充電モードでの駆動による輝度と充放電モードでの駆動による輝度とによる輝度バランスがゼロになるということは、充電モードの選択期間の終了直後に液晶層に充電される電圧の絶対値と、放電モードの選択期間の終了直後に、過充電後に放電させた結果として液晶層に充電された電圧の絶対値とが互いに等しくなったことに等しい。
【０１０２】
そして、このような第２の実施形態によれば、放電モードの負極性における放電電圧V5が不要となリ、電圧レベルを一つ減らすことができる。したがって、上述した電源回路１４０を、より簡易に構成することができる。
【０１０３】
なお、第１および第２実施形態において、充放電モードでの駆動波形は、図１１や図１２に示したものに限られるものではなく、少なくとも充電モードと放電モードが混在するものであれば良い。例えば、正極性で過充電を行ったり、正、負の両極性で過充電を行うことも可能である。これらの設定は、駆動制御回路１２０からの出力電圧選択データの供給タイミングを変えることにより可能である。
【０１０４】
くわえて、第１実施形態では、一方の領域を充電モードとし、他方の領域を放電モードとし、また、第２実施形態では、一方の領域を充電モードとし、他方の領域を充放電モードとしたが、このほかに、一方の領域を充放電モードとし、他方の領域を放電モードとしても良いが、正極性の過充電電圧V0が必要となるため、電圧レベルを１つ増加させなければならない。さらに、階調表示を、データ信号のパルス高さやパルス幅変調等により行っても良い。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、液晶表示装置の駆動電圧を調整する場合に、その調整を、素早く完了させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の調整対象たる液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 同液晶表示装置における液晶表示パネルの要部構成を示す部分破断斜視図である。
【図３】 同液晶表示装置における走査信号駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図４】 同走査信号駆動回路におけるデータ取込動作を示すタイミングチャートである。
【図５】 同走査信号駆動回路において、出力電圧を選択するためのデータと、実際に出力される電圧との対応関係を示す図である。
【図６】 同液晶表示装置におけるデータ信号駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図７】 同液晶表示装置における駆動制御回路の構成を示すブロック図である。
【図８】 同液晶表示装置における電源回路の構成を示すブロック図である。
【図９】 同電源回路における駆動電圧調整回路および中間電圧発生回路の要部構成を示す回路図である。
【図１０】 モジュール化された液晶表示装置の構造を示す分解斜視図である。
【図１１】 同液晶表示装置の通常モードでの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】 通常モードで用いられる充放電モードの走査信号の生成動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】 テストモードで用いられる充電モードの走査信号の生成動作を説明するためのタイミングチャートである。。
【図１４】 テストモードで用いられる放電モードの走査信号の生成動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１５】 同液晶表示装置において、電源オンからの温度変化を示す特性図である。
【図１６】 同液晶表示装置において、電源オンからの輝度バランス変化を示す特性図である。
【図１７】 同液晶表示装置において、駆動電圧とコントラストとの対応関係を示す特性図である。
【図１８】 本発明の第１実施形態にかかる駆動電圧調整装置の構成を示す正面図である。
【図１９】 同実施形態におけるテストモードでの画面分割状態と、各領域における走査信号の波形との関係を示す図である。
【図２０】 同実施形態における表示画面の一例を示す図である。
【図２１】 本発明の第２実施形態おけるテストモードでの画面分割状態と、各領域における走査信号の波形との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０……液晶表示パネル
１６……画素
１８……液晶層
３４……画素電極
２０……ＴＦＤ素子
３０……素子基板
３２……対向基板
１００……液晶表示装置
１１０……走査信号駆動回路
１２０……データ信号駆動回路
１３０……駆動制御回路
１４０……電源回路
X1〜Xi……データ線
Y1〜Yj……走査線
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の駆動電圧を調整する場合に、その調整を、素早く完了させることが可能な液晶表示装置の駆動電圧調整方法および駆動電圧調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置は、小型・薄型や、低消費電力、平面表示などの特徴を有するため、ノート型のパーソナルコンピュータや、液晶テレビ、カーナビゲーションなどの電子機器の表示部分として広く用いられている。このような電子機器に用いられる場合、液晶表示装置は、液晶表示パネルをバックライトやコンロトール基板などとともにフレームに収納したモジュール（ブロック）として製造・販売される場合がある。
【０００３】
また、一般に、液晶表示装置の温度係数は、他の表示装置と比較して大きい。このため、液晶表示装置は、サーミスタなどの感温素子や、ダイオード、トランジスタ等の半導体の温度特性を利用して検出された温度に応じて駆動電圧を補償し、これにより、液晶に印加される正電圧と負電圧とをバランスさせる構成となっている。
【０００４】
したがって、液晶表示装置をモジュールとして製造・販売する場合には、モジュールとして組み立てた後に、液晶に印加される正電圧と負電圧とを初期状態としてバランスさせるため、駆動電圧を調整する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶表示装置においては、電源オンしてから装置全体の温度が平衡状態に達するまで、例えば、１時間程度必要とする場合がある。このような場合、熱平衡状態に達するのを待って、駆動電圧を調整するのは、液晶表示装置１台当たりの調整に時間がかかり過ぎることになり、製造・検査・組立等の工程全体のスループットを悪化させることになる。かといって、熱平衡状態に達するのを待たずに駆動電圧を調整しても、熱平衡状態では、液晶に印加される正電圧と負電圧とがアンバランスとなって、長期間にわたって液晶に直流成分が印加されるので、液晶の劣化を招くことになる。
【０００６】
なお、熱平衡状態に達するのに、いかに時間がかかるとしても、駆動電圧を調整するための装置を多数揃えれば、その調整に要する時間は全体でみれば短縮されることにはなる。しかしこれでは、調整するための装置を多数揃えるのに多大なコストがかかる、という事情もある。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、正電圧と負電圧とをバランスさせるための電圧調整を、素早く完了させることが可能な液晶表示装置の駆動電圧調整方法、および、この調整の際に用いて好適な駆動電圧調整装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、一対の基板間に液晶が挟持されるとともに、一方の基板に設けられた複数の走査線と他方の基板に設けられた複数のデータ線との間に２端子型スイッチング素子と前記液晶とが直列に接続された画素を複数備える液晶表示パネルと、前記複数の走査線に走査信号を供給するとともに、前記複数のデータ線にデータ信号を供給する駆動手段と、前記駆動手段に駆動電圧を供給する電源手段とを備える液晶表示装置の駆動電圧調整方法であって、前記液晶表示パネルの表示領域のうち、第１の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させる充電モード信号を少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給する第１の過程と、前記第１の領域とは別の第２の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させ、かつ、前記充電モード信号とは、前記データ信号の中間値を基準として逆極性の過充電信号と、この過充電信号に続いて出力され、かつ、前記過充電信号とは、前記データ信号の中間値を基準として逆極性の放電モード信号とを少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給する第２の過程と、少なくとも前記第１の領域に含まれるデータ線と少なくとも前記第２の領域に含まれるデータ線とに、または、前記第１および前記第２の領域に含まれるデータ線に、所定の階調値に相当するデータ信号を供給する第３の過程と、前記電源手段による駆動電圧の供給開始から所定の時間が経過したタイミングにて、前記第１の領域における輝度と前記第２の領域における輝度との比率が所定の値となるように前記駆動電圧を調整する第４の過程とを備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、第１の領域に含まれる走査線に、充電モード信号を少なくとも含む信号が走査信号として供給されるとともに、少なくとも第１の領域に含まれるデータ線に所定の階調値を有するデータ信号が供給されると、両者の電位差によって２端子型スイッチング素子が導通して、液晶への充電が行われることとなる。このため、第１の領域における輝度は、少なくとも、充電モード信号とデータ信号との電位差によって液晶に充電された第１の電圧に依存することになる。
【００１０】
一方、第２の領域に含まれる走査線に過充電信号と放電モードとを少なくとも含む信号が走査信号として供給されるとともに、少なくとも第２の領域に含まれるデータ線に所定の階調値を有するデータ信号が供給されると、まず、過充電信号によって、データ信号にかかわらず２端子型スイッチング素子が導通して、液晶への過充電が行われ、次に、放電モード信号とデータ信号との電位差によって、２端子型スイッチング素子が導通して、過充電された液晶の放電が少なくとも行われることとなる。このため、第２の領域における輝度は、過充電信号により過充電させた液晶を、少なくとも、放電モード信号とデータ信号との電位差によって放電させた結果たる第２の電圧に少なくとも依存することになる。
【００１１】
したがって、第１の領域における輝度と第２の領域における輝度とが等しくなるように駆動電圧を調整すると、第１の電圧の（データ信号の中間値を基準とした）絶対値と第２の電圧の絶対値とが等しくなって、液晶に直流成分が印加されるのが防止される。
【００１２】
ただし、各信号は、いずれも、電源手段による駆動電圧の供給開始（電源オン）から時間が経過するにつれて異なる割合で増加または減少して、熱平衡状態において最終的にある一定値にそれぞれ収束するので、熱平衡状態に達する前に、第１の電圧の絶対値と第２の電圧の絶対値とを等しくさせても、熱平衡状態になるつれ、第１の電圧の絶対値と第２の電圧の絶対値との差が拡大してしまうことになる。
【００１３】
このことは、逆に言えば、熱平衡状態において、第１の領域における輝度と第２の領域における輝度との比率が略１：１となる場合（すなわち、両領域の輝度が略同一となる場合）であっても、当該比率は、電源オンから熱平衡状態に至るまでにおいては、ある一定の特性を有して変化することを意味する。したがって、本発明のように、電源オンから所定時間が経過したタイミングにて、当該比率が上記特性上の値となるように、走査信号およびデータ信号で用いる駆動電圧を調整すれば、熱平衡状態において第１の領域における輝度と第２の領域における輝度とを略同一とさせることが可能となる。
【００１４】
すなわち、本発明において、前記第４の過程における所定の時間および所定の値は、前記比率における電源オンからの時間特性のうち、時間経過につれて比率が１：１に収束する特性上の座標値であることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明において、前記第４の過程における所定の時間および所定の値は、前記比率における電源オンからの時間特性のうち、時間が経過するにつれて比率が所望の値に収束する特性上の座標値とすることも考えられる。この構成によれば、熱平衡状態となる場合の輝度差が所望の値となるような調整を、熱平衡状態となる以前で行うことが可能となる。
【００１６】
一方、本発明において、前記第４の過程において調整される駆動電圧は、前記充電モード信号の電圧、および、前記放電モードの電圧を定める駆動電圧であることが望ましい。これにより、調整する必要のある電圧が２種類で済むので、第４の過程における調整の簡略化を図ることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の第２の過程においては、前記第２の領域に含まれる走査線に、前記過充電信号および前記放電モード信号のみからなる信号を走査信号として供給する構成が考えられる。この構成によれば、第１の領域は、充電モード信号を有する信号で駆動される一方、第２の領域は、過充電モード信号および放電モード信号のみからなる信号で駆動される。
【００１８】
一方、本発明の第２の過程においては、前記第２の領域に含まれる走査線に、前記充電モード信号と、前記過充電信号および前記放電モード信号からなる信号とを、交互に走査信号として供給する構成も考えられる。この構成によれば、第１の領域は、充電モード信号を有する信号で駆動される一方、第２の領域は、充電モード信号と、過充電信号および放電モード信号からなる信号で駆動される。すなわち、第２の領域は、通常の表示状態で駆動される。
【００１９】
さらに、上記目的を達成するため、本発明にかかる液晶表示装置の駆動電圧調整装置にあっては、一対の基板間に液晶が挟持されるとともに、一方の基板に設けられた複数の走査線と他方の基板に設けられた複数のデータ線との間に２端子型スイッチング素子と前記液晶とが直列に接続された画素を複数備える液晶表示パネルと、前記複数の走査線に走査信号を供給するとともに、前記複数のデータ線にデータ信号を供給する駆動手段と、前記駆動手段に駆動電圧を供給する電源手段とを備える液晶表示装置を載置する載置台と、前記載置台に載置された液晶表示装置の駆動手段に対して、前記表示パネルの表示領域のうち、第１の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させる第１の充電モード信号を少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給するように指示する一方、前記第１の領域とは別の第２の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させ、かつ、前記充電モード信号とは、前記データ信号の中間値を基準として逆極性の過充電信号と、この過充電信号に続いて出力され、かつ、前記過充電信号とは、前記データ信号の中間値を基準として逆極性の放電モード信号とを少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給するように指示する指示手段と、前記第１の領域における輝度と前記第２の領域における輝度とをそれぞれ測定する測定手段と、前記測定手段の測定に基づく値を、前記電源手段による駆動電圧の供給開始から所定の時間が経過したタイミングにて、少なくとも表示する表示手段とを具備することを特徴としている。
【００２０】
本発明によれば、電源手段による駆動電圧の供給から所定の時間が経過したタイミングに至ると、第１の領域と第２の領域とが、異なる走査信号で駆動されるとともに、第１の領域における輝度と第２の領域における輝度とがそれぞれ測定されて、その測定に基づく値が表示されるので、第１の領域における輝度と第２の領域における輝度との比率が熱平衡状態において略１：１となる場合の特性上の値となるように、駆動電圧を調整するのが容易となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態にかかる駆動電圧調整装置について説明前に、調整対象となる液晶表示装置について説明することとする。
【００２３】
＜液晶表示装置＞
図１は、この液晶表示装置１００の電気的構成を示すブロック図である。この図に示されるように、液晶表示装置１００における液晶表示パネル１０では、ｉ本のデータ線X1〜Xiとｊ本の走査線Y1〜Yjとの各交差点において画素１６が複数形成されており、各画素１６は、液晶表示要素（液晶層）１８とＴＦＤ（Thin Film Diode）素子２０とが直列に接続された構成となっている。なお、図では、ＴＦＤ素子２０がデータ線の側に接続され、液晶層１８が走査線の側に接続されているが、これとは逆に、ＴＦＤ素子２０が走査線の側に、液晶層１８がデータ線の側にそれぞれ接続された構成でも良い。
【００２４】
次に、走査線信号駆動回路１１０は、各走査線Y1〜Yjを駆動するものであり、データ信号駆動回路１２０は、各データ線X1〜Xiを駆動するものである。また、駆動制御回路１３０は、通常モードにおいては、外部から供給される画像信号および同期信号により後述する各種信号を生成して、走査信号駆動回路１１０およびデータ信号駆動回路１２０をそれぞれ制御する。ただし、駆動制御回路１３０は、検査時においてテスト信号を入力すると、画面を分割したテストモードに移行させるとともに、テストデータ出力回路１３２から出力されるテスト用の画像信号および同期信号により各種信号を生成して、走査信号駆動回路１１０およびデータ信号駆動回路１２０をそれぞれ制御する。ここで、テストモードとは、液晶表示装置１００をモジュールとして組み立てた後の検査工程において用いられる特殊なモードをいい、また、通常モードとは、それ以外の通常の表示状態で用いられる一般的なモードをいう。テストデータ出力回路１３２は、テスト信号を入力すると、検査用の画像信号およびデータ信号を生成するものである。
【００２５】
一方、電源回路１４０は、電源電圧Vccから液晶表示装置に用いられる電圧V0〜V7を生成して出力するものである。なお、電圧V0〜V7の大小関係は、電圧V0が最も高位であり、以下、電圧V7まで順番に低位となる関係にあり、その電位関係は、データ信号V3、V4の中間値を基準として電圧V0、V1、V2の極性を反転したものが、電圧V7、V6、V5であるという関係にある。
【００２６】
以下、これらのうち、液晶表示パネル１０、走査信号駆動回路１１０、データ信号駆動回路１２０、駆動制御回路１３０、電源回路１４０について順番に説明することとする。
【００２７】
＜液晶表示パネル＞
まず、液晶表示パネル１０の詳細について説明する。図２は、その一例を摸式的に示す部分破断斜視図である。
【００２８】
この図に示されるように、液晶表示パネル１０は、素子基板３０と、これに対向配置される対向基板３２とを備えている。このうち、素子基板３０の対抗面には、複数の画素電極３４が、それぞれマトリクス状に配列している。ここで、同一列に配列する画素電極３４は、列方向に短冊状に延在するデータ線X1〜Xiの１本に、それぞれＴＦＤ素子２０を介して接続されている。ここで、ＴＦＤ素子２０は、基板側からみると、第１金属膜２２と、この第１金属膜２２を陽極酸化した酸化膜２４と、第２金属膜２６とから構成されて、金属／絶縁体／金属のサンドイッチ構造を採る。このため、ＴＦＤ素子２０は、正負双方向のダイオードスイッチング特性を有することになる。
【００２９】
一方、対向基板３２において、素子基板３０の対抗面には、走査線Y1〜Yjが、データ線X1〜Xiとは直交する行方向に延在し、かつ、画素電極３４の対向電極となるように配列している。
【００３０】
さて、このように構成された素子基板３０と対向基板３２とは、基板周辺に沿って塗布されるシール剤と、適切に散布されたスペーサとによって、一定のギャップ（間隙）を保っており、この閉空間に例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶が封入されて、これにより、図１における液晶層１８が形成されることとなる。すなわち、液晶層１８は、データ線と走査線との交差地点において、当該データ線と、画素電極３４と、両者の間に位置する液晶とで構成されることになる。
【００３１】
ほかに、対向基板３２には、液晶表示パネル１０の用途に応じて、例えば、ストライプ状や、モザイク状、トライアングル状等に配列されたカラーフィルタが設けられ、さらに、例えば、クロムやニッケルなどの金属材料や、カーボンやチタンなどをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどのブラックマトリクスが設けられる。くわえて、素子基板３０および対向基板３２の各対向面には、それぞれ所定の方向にラビング処理された配向膜などが設けられる一方、その各背面には配向方向に応じた偏光板がそれぞれ設けられる（いずれも図示省略）。
【００３２】
ただし、液晶表示パネル１０においては、液晶を高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いれば、前述の配向膜、偏光板等が不要となるため、光利用効率が高まり、このため液晶表示パネルの高輝度化や低消費電力化などの点において有利である。また、液晶表示パネル１０を反射型とする場合、画素電極３４をアルミニウムなどの反射率の高い金属膜から構成し、電圧無印加状態で液晶分子がほぼ垂直配向されるＳＨ（スーパーホメオトロピック）型液晶などを用いても良い。
【００３３】
なお、ＴＦＤ素子２０は、２端子型スイッチング素子の一例であり、他に、ＺｎＯ（酸化亜鉛）バリスタや、ＭＳＩ（Metal Semi-Insulator）などを用いた素子や、これら素子を２つ逆向きに直列接続または並列接続したものなどが、２端子型スイッチング素子として適用可能である。
【００３４】
＜走査信号駆動回路＞
次に、液晶表示パネル１０に走査信号を供給する走査信号駆動回路１１０について説明する。図３に示されるように、走査信号駆動回路１１０は、主に、クロック・コントロール回路１１１、シフトレジスタ１１３、ラッチ１１４、デコーダ１１５、レベル・シフタ１１６およびＬＣＤドライバ１１７から構成される。
【００３５】
このうち、クロック・コントロール回路１１１は、駆動制御回路１３０から出力される走査側クロック信号YCLKに基づいて、図４に示されるようなデータシフト用のシフトクロックYSCLを生成して、シフトレジスタ１１３に供給するものである。
【００３６】
シフトレジスタ１１３は、走査線Y1〜Yjの本数に対応してｊビットの並列出力を有するシフトレジスタを、入力データD0、D1、D2の各々に対応して３列独立して設けた構成となっている。このため、シフトレジスタ１１３から各走査線Y1〜Yj毎に３ビットずつの出力が行われる。ここで、入力データD0、D1、D2は、各走査線Y1〜Yjの電圧を選択するためのデータであり、駆動制御回路１３０からシリアルデータとして出力されたものである。また、シフトクロックYSCLは、シフトレジスタ１１３を構成する各シフトレジスタに供給されて、これらの各シフトレジスタが、図４に示されるように、シフトクロックYSCLの立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとにおいてそれぞれデータを取り込むとともに、取り込んだデータを順次シフトするようになっている。
【００３７】
次に、ラッチ１１４は、ｊビット分のデータを取り込むラッチを３列並列に備えるものであり、シフトレジスタ１１３による３列×ｊビットの並列出力データを、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりのタイミングにおいて、３列×ｊビット分のラッチにそのまま取り込むように構成されている。ここで、ラッチストローブ信号LSは、駆動制御回路１３０から供給される信号であって、シフトレジスタ１１３を構成する各シフトレジスタがｊビット分のデータを取り込んだ後の所定のタイミングにおいて立ち上がる信号である。
【００３８】
したがって、ラッチ１１４からは、ラッチストロープ信号LSの立ち上がりタイミングにおいて、駆動制御回路１３０から出力されたシリアルデータD0、D1、D2が、各走査線Y1〜Yj毎に、３ビットのパラレルデータに変換されて出力されることになる。
【００３９】
次に、デコーダ１１５は、ラッチ１１４から供給される３ビットのパラレルデータをデコードして、選択信号の電圧としてV0〜V7のいずれかを選択するための信号に変換するものである。また、レベル・シフタ１１６は、デコーダ１１５によりデコードされた信号を順次シフトするものである。
【００４０】
ＬＣＤドライバ１１７は、図１における電源回路１４０から供給される８種類の電圧V0〜V7のいずれかを、レベル・シフタ１１６によってシフトされた信号にしたがって、各走査Y1〜Yj毎に選択接続して出力するものである。これにより、各走査線Y1〜Yjには、８種類の電圧V0〜V7のいずれかが選択信号として供給されることとなる。
【００４１】
ここで、ラッチ１１４から出力される３ビットのパラレルデータD0、D1、D2の値の組み合わせと選択信号の電圧V0〜V7との対応関係は、図５に示されるとおりである。このため、走査信号駆動回路１１０では、各走査線Y1〜Yjについて、第１に、対応する３ビットのパラレルデータを、デコーダ１１５により電圧V0〜V7のいずれかを選択する信号にデコードし、第２に、レベル・シフタ１１６を介してシフトすることによって、後述するような充放電モードや、充電モード、放電モードで駆動することが可能となっている。
【００４２】
＜データ信号駆動回路＞
次に、液晶表示パネル１０にデータ信号を供給するデータ信号駆動回路１２０について説明する。
【００４３】
図６に示されるように、データ信号駆動回路１２０は、主に、シフトレジスタ１２１、ラッチ１２２、階調制御部１２３および出力回路１２４から構成される。このうち、シフトレジスタ１２１は、クロック信号XCLKに同期するラッチ信号であって、かつ、各データ信号出力端子X1〜Xiに対応するラッチ信号を、順次シフトして出力するものである。
【００４４】
ラッチ１２２は、各データ信号出力端子X1〜Xiに対応するｉビットのラッチ領域を備えるものである。各ラッチ領域は、データ線の順番でｎビット毎に供給されるｎビットのパラレル階調データGD0〜GDnを、シフトレジスタ１２１によるラッチ信号でそれぞれラッチして、水平同期信号に同期するラッチパルス信号LPの立ち上がりのタイミングで出力する。
【００４５】
ここで、階調データGD0〜GDn、クロック信号XCLKおよびラッチパルス信号LPは、それぞれ駆動制御回路１３０によって互いに関連付けられて供給されるので、ラッチ１２２の各ラッチ領域は、パラレルで供給される階調データのうち、それぞれ対応するデータ線への階調データGD0〜GDnを取り込んで、ラッチパルス信号LPの立ち上がりのタイミングで各データ線に対応して出力するようになっている。
【００４６】
階調制御部１２３は、各データ線に対応する各階調データをパルス幅変調データに変換して、出力回路１２４に供給するものである。また、出力回路１２４は、階調制御部１２３により出力された信号を、パネル駆動のための適正電圧レベルに変換して出力するものである。
【００４７】
ここで、ラッチ１２２からの階調データGD0〜GDnの出力は、水平同期信号に同期するラッチパルス信号LPに同期して行われるため、各データ信号出力端子X1〜Xiからは、１水平走査期間毎にそれぞれ階調に応じてパルス幅変調されたデータ信号が出力されることになる。ただし、この液晶表示装置１００は、後述するように、液晶の表示状態を決定する電圧は、１水平走査期間の１／２の期間において出力されるので、これに対応してデータ信号も１水平走査期間の１／２の期間に出力されるように設定されている。
【００４８】
＜駆動制御回路＞
次に、走査信号駆動回路１１０およびデータ信号駆動回路１２０に各種信号を供給する駆動制御回路１３０について説明する。
【００４９】
図７に示されるように、駆動制御回路１３０は、主に、基本タイミング作成部１３１、ドライバコントロール部１３２、データ出力部１３３およびＡ／Ｄ変換部１３４から構成される。このうち、基本タイミング作成部１３１は、コンポジット信号等から分離された垂直同期信号や水平同期信号などの同期信号に基づいて、各回路に供給するクロック信号およびタイミング信号を生成し、ドライバコントロール部１３２、データ出力部１３３およびＡ／Ｄ変換部１３４に供給する。
【００５０】
Ａ／Ｄ変換部１３４は、コンポジット信号等から分離されたアナログ信号たる画像信号をデジタルデータに変換して、データ出力部１３３に供給する。データ出力部１３３は、デジタルデータを階調データGD0〜GDnに変換するとともに、基本タイミング作成部１３１によるクロック信号に基づいて、所定のタイミングでシリアルデータとして、データ信号駆動回路１２０に供給する。
【００５１】
また、ドライバコントロール部１３２は、通常モードでは、上述したクロック信号YCLK、ラッチストローブ信号LSおよびデータD0〜D2を走査信号駆動回路１１０に供給する一方、クロック信号XCLKおよびラッチパルス信号LPをデータ信号駆動回路１２０に供給する。ただし、ドライバコントロール部１３２は、テスト信号を入力すると、データD0〜D2の出力パターンを後述するテストモード用に変更して、通常モードとは異なる走査信号を出力するように、走査信号駆動回路１１０を制御する。
【００５２】
これらの各信号は、基本タイミング作成部１３１のクロック信号およびタイミング信号に基づいて生成され、さらに、基本タイミング作成部１３１は、垂直同期信号や水平同期信号などの同期信号に基づいて、クロック信号およびタイミング信号を生成するので、走査信号駆動回路１１０から出力される走査信号およびデータ信号駆動回路１２０から出力されるデータ信号についても、水平同期信号および垂直同期信号に同期したものとなる。
【００５３】
＜電源回路＞
次に、電源回路１４０の構成について図８を参照して説明する。電源回路１４０は、電源１４１と、中間電圧発生回路１４２と、駆動電圧調整回路１４２とを備える。このうち、電源１４１は、電圧V0、V3、V4、V7を発生するものであり、また、中間電圧発生回路１４２は、電源１４１による電圧V0、V3、V4、V7電圧の中間電圧である電圧V1、V2、V5、V6を発生するものである。そして、電圧V0〜V7が走査信号駆動回路１１０に供給され、また、電圧V3、V4がデータ信号駆動回路１２０に供給されている。なお、本実施形態においては、電圧V4を接地電位として用いるので、実際には、この電圧V4を除いた７種類の電圧V0、V1、V2、V3、V5、V6、V7が走査信号駆動回路１１０に供給され、電圧V3がデータ線駆動回路１２０に供給されることになる。
【００５４】
ここで、中間電圧発生回路１４２は、電圧調整回路１４２ａを備えており、この構成は、例えば図９に示されるようなものであるため、電圧調整回路１４２ａにおける可変抵抗VR1の調整によって、電圧V1、V2が同方向に増減可能となっている。なお、図示を省略しているが、電圧V6、V5についても、同様の回路が設けられて、電圧V1、V2の調整に伴って、同時に調整されるようになっている。さらに、中間電圧発生回路１４２は、サーミスタなどの温度検出器１４４によって検出された液晶表示パネル１０の温度に応じて電圧V1、V2を変化させて、温度補償を行うように構成されている。
【００５５】
＜モジュール化される液晶表示装置＞
さて、このような液晶表示装置１００をモジュール化した場合の構造について説明する。図１０は、この液晶表示装置１００のモジュール構造を示す分解斜視図である。この図に示されるように、液晶表示装置１００は、金属フレーム２０２において、素子基板３０および対向基板３２からなる液晶表示パネル１００を、バックライト２０６ａを含むライトガイド２０６、コントロール基板２１０、第１、第２のシールド板２１２、２１４とともに収容する構成となっている。
【００５６】
このうち、コントロール基板２１０には、上述した走査信号駆動回路１１０、データ信号駆動回路１２０、駆動制御回路１３０、テストデータ出力回路１３２および電源回路１４０が実装されており、素子基板３０の各データ線X1〜Xiにはフィルムテープ２２２を介してデータ信号が供給される一方、対向基板３２の各走査線Y1〜Yjにはフィルムテープ２２４を介して走査信号が供給される構成となっている。
【００５７】
なお、素子基板３０に、データ信号駆動回路１２０たるＩＣチップがＣＯＧ（Chip On Grass）実装される場合には、当該ＩＣチップにフィルムテープ２２２を介して、クロック信号XCLKや、ラッチパルス信号LP、階調データGD0〜GDn、電圧V3、V4などが供給され、これにより、当該ＩＣチップが各データ線X1〜Xiに対してそれぞれデータ信号を直接供給する構成となる。同様に、対向基板３２に、走査信号駆動回路１１０たるＩＣチップがＣＯＧ実装される場合には、当該ＩＣチップにフィルムテープ２２４を介して、クロック信号YCLKや、ラッチストローブ信号LS、データD0、D1、D2、電圧V0〜V7などが供給され、これにより、当該ＩＣチップが各走査線Y1〜Yjに対してそれぞれ走査信号を直接供給する構成となる。
【００５８】
また、温度検出器１４４は、コントロール基板２１０に実装される場合もあるが、その本来的な目的は、液晶表示パネル１０の温度を検出するためであるから、なるべく、液晶表示パネル１０の近傍に設けられるのが望ましい。このため、本実施形態にあって温度検出器１４４は、金属フレーム２０２の端部に取り付けられている。
【００５９】
＜駆動動作＞
次に、液晶表示パネル１０において、通常モードで用いられる充放電モードと、テストモードで充電モードと、同じくテストモードで放電モードとについてそれぞれ説明する。
【００６０】
＜充放電モード＞
まず、充放電モードとは、図１１（ｂ）または（ｃ）に示されるように、２端子型スイッチング素子の導通を図って、充電を行う充電モードと、第２に、この充電とはデータ信号の中間値を基準にして逆極性の過充電後、２端子型スイッチング素子の導通を図って、放電を行う放電モードとの２モードで駆動する方式である。
【００６１】
さて、図１１（ａ）は、あるデータ線Xn（X1≦Xn≦Xi）に供給されるデータ信号の一例を示すタイミングチャートである。図に示されるように、データ信号は、１水平走査期間Ｈの後半の１／２の期間において供給される。
【００６２】
同図（ｂ）は、ある走査線Ym（Y1≦Ym＜Yj）に供給される走査信号を示すタイミングチャートであり、同図（ｃ）は、この走査線Ymの次位に位置する走査線Ym+1に供給される走査信号を示すタイミングチャートである。これらの図に示すように、走査信号は、走査線の１行毎にモードが切り替えられ、かつ、１本の走査線に着目すれば、１垂直期間TV毎にモードが切り替えられる。このように、モードを切り替えることによって、データ信号の中間値を基準として、走査信号の極性を１垂直走査期間TV毎に反転させる（さらに、データ信号もこれに対応して反転させる）のは、交流駆動することによって、液晶層の劣化を防ぐためである。なお、１水平期間毎に極性を反転する駆動のみならず、ｎ水平期間毎に極性を反転する駆動でも良く、また、１水平期間毎の反転駆動を行わず、フレーム反転駆動のみとすることも可能である。
【００６３】
ここで、充放電モードでの走査信号を生成する方法について簡単に説明する。上述のように、走査信号駆動回路１１０は、各走査線Y1〜Yjに対応する３ビットのデータD0、D1、D2を、デコーダ１１５により電圧V0〜V7のいずれかを選択する信号にデコードするとともに、レベル・シフタ１１６によってシフトすることによって、電圧V0〜V7で規定される走査信号を出力する構成となっている。ここで、駆動制御回路１３０からシリアルデータとして供給されるデータD0、D1、D2のうち、走査線Ymに対応する３ビットのデータをDLm・0、DLm・1、DLm・2と表すと、図１２に示されるように、データDLm・0、DLm・1、DLm・2が用いられて、走査線Ymに供給すべき充放電モードの走査信号が生成されることになる。まず、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりタイミングt1（走査線Ymが選択される１水平走査期間の前半１／２期間の開始タイミング）において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、０）であると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV4となる。次に、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりタイミングt2（走査線Ymが選択される１水平走査期間の後半１／２期間の開始タイミング）において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、１、１）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV1となって、充電モードの充電期間となる。この期間が経過したタイミングt3において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、１）となり、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV3となって、以降この状態が、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりタイミングt4（走査線Ymが、再び選択される１水平走査期間の前半１／２期間の開始タイミング）まで継続する。
【００６４】
次に、タイミングt4において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、１、１）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV7となって、放電モードの過充電期間となり、続いて、ラッチストローブ信号LSの立ち上がりタイミングt5（走査線Ymが、再び選択される１水平走査期間の後半１／２期間の開始タイミング）において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、０、０）になると、走査線Ymに供給される走査線は電圧V2となって、放電モードの放電期間となる。この期間が経過したタイミングt6において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値は、走査線Ymが再々度選択される１水平走査期間の後半１／２期間の開始タイミングまで（０、０、０）となるので、走査線Ymに供給される走査線の電圧V4は維持される。以下同様な動作が繰り返されることによって、走査線Ymに供給される走査信号の極性が、１垂直走査期間TV毎に反転することとなる。なお、各走査線Y1〜Yjに供給される走査信号は、走査線の１行毎に充電モードと放電モードとが交互に切り替えられるので、３ビットのデータD0、D1、D2もこれに対応して、位相シフトして供給されることとなる。一例として、走査線Ym+1に対応する３ビットのデータ（DLm+1・0、DLm+1・1、DLm+1・2）を図１２に示す。
【００６５】
さて、説明を図１１に戻す。図１１（ｄ）は、データ線Xnと走査線Ym+1との交点に位置する画素１６に印加される電圧、すなわち、当該ＴＦＤ素子２０と当該液晶層１８とからなる直列接続の両端に印加される電圧を示すタイミングチャートである。この図において、斜線領域は、当該液晶層１８に印加される電圧VLCである。
【００６６】
この例では、放電モードでの過充電期間Tpreにおいて、（V7-V3）の電圧が印加されることにより、ＴＦＤ素子２０がオン状態となり、当該液晶層１８は過充電される。次に、放電期間Tdcにおいて、（V2-V3）の電圧が印加されると、当該データ信号により放電量が抑えられるため、当該液晶層１８の充電状態は維持される。したがって、ノーマリーホワイトモードの場合には黒が表示され、ノーマリーブラックモードの場合には白が表示されることになる。
【００６７】
さらに、１垂直走査期間ＴＶ後、充電モードでの充電期間Tcにおいて、（V1-V4）の電圧が印加されると、ＴＦＤ素子２０がオン状態となり、当該液晶層１８はデータ信号に応じて充電される。このため、ノーマリーホワイトモードの場合には継続的に黒が表示され、ノーマリーブラックモードの場合には継続的に白が表示されることになる。
【００６８】
反対に、図示はしないが、放電モードの放電期間Tdcにおいて、（V2-V4)の電圧が印加されるとすると、過充電期間Tpreにおいて液晶層１８に充電された電荷は、多数放電する。このため、ノーマリーホワイトモードの場合には白が表示され、ノーマリブラックモードの場合には黒が表示されることになる。さらに、１垂直走査期間ＴＶ後、充電モードでの充電期間Tcにおいて、（V1-V3）の電圧が印加されるとすると、液晶層１８への充電は行われない。このため、ノーマリーホワイトモードの場合には継続的に白が表示され、ノーマリーブラックモードの場合には継続的に黒が表示されることになる。
【００６９】
このように、充電モードにおいて、電圧V1を供給することで液晶層１８をデータ信号に応じて充電する一方、放電モードにおいて、電圧V1とは逆極性の過充電電圧V7を供給することで液晶層１８をデータ信号にかかわりなく過充電し、その後、過充電電圧V7とは逆極性の選択電圧V2を供給するとともに、液晶層１８の放電量をデータ信号で制御することで、当該液晶画素の表示状態を制御することが可能となる。
【００７０】
このような充放電モードによれば、液晶層１８への充電がほぼ停止した時にＴＦＤ素子２０に印加される電圧が、ＴＦＤ素子の特性のバラツキにより変動しても、充電モードにて液晶印加電圧に発生する誤差電圧と放電モードにて液晶印加電圧に発生する誤差電圧とが互いに実効電圧的に相殺するので、表示ムラの発生等を有効に防止することが可能となる。
【００７１】
＜充電モード＞
次に、テストモードで用いられる充電モードについて説明する。この充電モードは、先に説明した充放電モードのうち、充電モードのみを用いて正負両極で交互に駆動する方式である。
【００７２】
この充電モードにおいて、例えば、走査線Ymに供給すべき走査信号は、図１３に示されるようなデータDLm・0、DLm・1、DLm・2が用いられて生成される。まず、タイミングt1において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、０）であると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV4となる。次に、タイミングt2において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、１、１）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV1となって、正極性の充電期間となる。この期間が経過したタイミングt3において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、１）となり、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV3となって、以降この状態が、タイミングt5まで継続する。そして、タイミングt5において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、１、０）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV6となって、負極性の充電期間となる。この期間が経過したタイミングt6において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、０）となり、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV4となって、以降この状態は、走査線Ymが再々度選択される１水平走査期間の後半１／２期間の開始タイミングまで継続する。以下同様な動作が繰り返されることによって、走査線Ymに供給される走査信号の極性が、１垂直走査期間TV毎に反転することとなる。なお、各走査線Y1〜Yjに供給される走査信号は、走査線の１行毎に極性が交互に切り替えられるので、３ビットのデータD0、D1、D2もこれに対応して、位相シフトして供給されることとなる。一例として、走査線Ym+1に対応する３ビットのデータ（DLm+1・0、DLm+1・1、DLm+1・2）を図１３に示す。
【００７３】
＜放電モード＞
次に、テストモードで用いられる放電モードについて説明する。この放電モードは、先に説明した充放電モードのうち、放電モードのみを用いて正負両極で交互に駆動する方式である。
【００７４】
この放電モードにおいて、例えば、走査線Ymに供給すべき走査信号については、図１４に示されるようなデータDLm・0、DLm・1、DLm・2によって生成される。まず、タイミングt1において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、１、０）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV0となって、正極性の過充電期間となる、続いて、タイミングt2において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、０、１）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV5となって、放電期間となる。この期間が経過したタイミングt3において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、１）となり、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV3となって、以降この状態が、タイミングt4まで継続する。そして、タイミングt4において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、１、１）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV7となって、負極性の過充電期間となる。続いて、タイミングt5において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（１、０、０）になると、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV2となって、放電期間となる。そして、この期間が経過したタイミングt6において、（DLm・0、DLm・1、DLm・2）の値が（０、０、０）となり、走査線Ymに供給される走査線の電圧はV4となって、以降この状態は、走査線Ymが再々度選択される１水平走査期間の前半１／２期間の開始タイミングまで継続する。以下同様な動作が繰り返されることによって、走査線Ymに供給される走査信号の極性が、１垂直走査期間TV毎に反転することとなる。なお、各走査線Y1〜Yjに供給される走査信号は、走査線の１行毎に極性が交互に切り替えられるので、３ビットのデータD0、D1、D2もこれに対応して、位相シフトして供給されることとなる。一例として、走査線Ym+1に対応する３ビットのデータ（DLm+1・0、DLm+1・1、DLm+1・2）を図１４に示す。
【００７５】
＜電圧調整の必要性＞
さて、上述した各モードのうち、通常モードで用いられる充放電モードにおいて、充電モードの選択期間の終了直後に液晶層に充電される電圧と、放電モードの選択期間の終了直後に、過充電後に放電させた結果として液晶層に充電された電圧とについて、それぞれ検討してみる。
【００７６】
まず、図１１（ｄ）において、充電モードの選択期間の終了直後に液晶層に印加される電圧VB1は、次式で与えられる。
【００７７】
VB1＝（V1−V4−VON）−K（V1−V4） ……(1)
なお、式(1)におけるKは、ＴＦＤ素子の容量をCMとし、液晶層の容量をCLとした場合に、CM／（CM＋CL）で表される容量比を示し、また、K（V1−V4）は、ＴＦＤ素子がオフ状態となる瞬間に容量結合により生じる液晶層電圧のシフト分を表す。また、VONは、液晶層への充電がほぼ停止したときに、ＴＦＤ素子に印加される電圧を示す。
【００７８】
一方、放電モードでは、過充電の後、充電された電荷が電圧V2−V3により放電され、選択期間の終了直前に液晶層に印加される電圧はV2−V3−VONとなる。したがって、選択期間の終了直後に液晶層に印加される電圧VB2は次式で表される。
【００７９】
VB2＝（V2−V3−VON）−K（V2−V3） ……(2)
ここで、K（V2−V3）は、充電モードの場合と同様に、ＴＦＤ素子がオフ状態となる瞬間に容量結合により生じる液晶層電圧のシフト分を表す。
【００８０】
ところで、選択電圧V1が正電圧であるので、この電圧V1およびデータ信号で充電される電圧VB1も正電圧である。一方、過充電電圧であるV7は、電圧V1とは逆極性であるので、この電圧V7により過充電して、選択電圧V2およびデータ信号で放電させた結果として残った充電電圧VB2は負電圧である。このため、電圧VB1の絶対値と電圧VB2の絶対値とが互いに等しくないと、液晶に直流成分が印加されることになって、液晶の劣化を招く。したがって、次式の関係を満たす必要がある。
【００８１】
VB1＋VB2＝0 ……（3）
以上の式(1)、(2)、(3)より、次式の関係式が導き出される。
【００８２】
V2＝−V1＋2VON／（1−K）……(4)
このため、充電モードにおける選択電圧V1と放電モードにおける選択電圧V2とについて、式(4)を満たす値に設定する必要がある。このためには、液晶表示装置をモジュールとして組み立てた後に、第１に、液晶表示パネル１０の表示画面を、走査線Y1〜Yjの延材方向である行方向に沿って上半分領域と下半分領域とに分割し、第２に、例えば上半分領域にあっては充電モードのみによる走査信号で、下半分領域にあっては放電モードのみによる走査信号で、それぞれ駆動し、第３に、充電モードで駆動される上半分領域の輝度と、放電モードで駆動される下半分領域の輝度との差がなくなるように、選択電圧V1、V2を調整すれば、充電モードにより液晶層に充電された電圧VB1の絶対値と、放電モードにより液晶層に充電された電圧VB2の絶対値とが互いに等しくなって、以後、液晶に直流成分が印加されるのを防止することができる、と考えられる。
【００８３】
ところで、上述したように、コントロール基板２１０における電源回路１４０では、温度検出器１４４によって検出された温度に応じて温度補償が行われる構成となっている。すなわち、温度が変化しても、常に最適なコントラストが得られ、かつ、液晶に直流成分が印加されないように、選択電圧V1、V2が制御される構成となっている。
【００８４】
ここで、液晶表示パネルの平均温度は、図１５において特性▲１▼で示されるように、電源オンによって室温ＲＴから徐々に上昇し、ある一定の時間STを経過した時点において、温度Thaで飽和して熱平衡状態に至る。このため、電圧V1、V2の調節は、液晶表示装置が熱平衡状態となるのを待って行わなければならない。なぜならば、熱平衡状態となる前に、電圧V1、V2を調節して、一旦、充電モードで駆動される上半分領域の輝度と、放電モードで駆動される下半分領域の輝度との差をなくしても、温度変化に応じて電圧V1、V2が温度補償制御される結果、再び輝度差が発生するので、先に行った電圧V1、V2の調節がなんら意味をなさなくなるからである。
【００８５】
しかも、温度補償における電圧V1、V2の温度係数は、互いに正負逆の関係（すなわち、一方の絶対値が増加すれば、他方の絶対値が減少する関係）にある場合があるので、熱平衡状態となる前に輝度差がなくす方向に電圧V1、V2を調整することは、その後、輝度差を拡大する方向に調整することにつながりかねない。それゆえ、輝度差をなくすための選択電圧V1、V2の調整は、液晶表示装置に電源を投入してから熱平衡状態となるまで待って行う必要がある。
【００８６】
しかし、電源オンしてから熱平衡状態に至るまでの時間STは、画面サイズや機種などによっては１時間程度必要となる場合もある。このような場合に、液晶表示装置の１台、１台毎に熱平衡状態となるのを待って、輝度差がなくなるように電圧V1、V2を調整するのは、あまりにも非効率的といえる。
【００８７】
そこで、熱平衡状態となるのを待って輝度差がほぼゼロとなるように電圧V1、V2の調整が済んだ液晶表示装置について着目する。ここで、説明の便宜上、輝度差を示す指標として「輝度バランス」なるものを用いる。この輝度バランスは、充電モードのみの充電モードで駆動される上半分領域の輝度をW1、放電モードのみの充電モードで駆動される下半分領域の輝度をW2とした場合に、次式で定義される値である。
【００８８】
輝度バランス（％）＝W1／（（W1＋W2）／2）−1）×100 ……(5)
さて、熱平衡状態となるのを待って輝度差がほぼゼロとなるように電圧V1、V2が調整された液晶表示装置の輝度バランスは、図１６においてＡで示されるように、電源オンから時間T1を経過したタイミングで、CDaという値で極大を迎えた後、当然のことながら、時間が経過するにつれて、ほぼゼロに収束する特性を有する。このことは逆に言えば、電源オンから時間T1が経過したタイミングにおいて、輝度バランスをCDaという値に調整すれば、熱平衡状態となった場合に輝度バランスがほぼゼロに収束することを意味する。本実施形態にかかる調整装置は、このことを利用して、液晶表示装置を電源オンしてから時間T1だけ経過したタイミングにおいて、輝度バランスがCDaという値となるように選択電圧V1、V2を調整して、熱平衡状態において充電モードにより液晶層に充電された電圧VB1の絶対値と、放電モードにより液晶層に充電された電圧VB2の絶対値とが互いに等しくなるようにするものである。
【００８９】
図１８は、本実施形態にかかる液晶表示装置の駆動電圧調整装置の構成を示す図である。この図に示されるように、調整装置は、主に、調整対象たるモジュール化された液晶表示装置１００を、表示パネル１０を上面として載置する載置台１５０と、ＣＣＤカメラ１５２が取り付けられたテスター１５１と、ＣＣＤカメラ１５２の出力をケーブル１５３により入力するパーソナルコンピュータ１５４と、このパーソナルコンピュータ１５４による出力を表示するディスプレイ１５５とから構成されている。
【００９０】
このうち、載置台１５０は、検査対象となる液晶表示装置１００を載置するにあたって、コントロール基板２１０において予め定められた地点に、テスト信号を供給させるためのピンプローブ（図示省略）を接触させる。また、ＣＣＤカメラ１５２は、載置台１５０に載置された液晶表示装置１００の表示領域のうち、中心近傍に設けられた検査領域を撮像して、パーソナルコンピュータ１５４に出力するものである。
【００９１】
また、パーソナルコンピュータ１５４は、次のような、検査用のアプリケーションプログラムを実行するものである。すなわち、パーソナルコンピュータ１５４は、検査者によって検査開始の指示がなされると、第１に、載置台１５０のピンプローブを介し、液晶表示装置１００のコントロール基板２１０にテスト信号を供給するとともに、テスト信号の供給時間をカウントする。このテスト信号により、液晶表示パネル１０の表示画面は、図１９に示されるように、画面の上半分領域が充電モードで駆動される一方、画面の下半分領域が放電モードで駆動されることになる。第２に、パーソナルコンピュータ１５４は、ＣＣＤカメラ１５２による撮像画面から、上半分領域と下半分領域とによる輝度を測定し、上記式（5）を用いて、輝度バランスを算出する。第３に、パーソナルコンピュータ１５４は、例えば、図２０に示されるように、ディスプレイ１５５の画面１５５ａの左上端に位置する領域１６０において算出した輝度バランスを表示させ、さらに、領域１６１にテスト信号の供給を開始してからの経過時間を表示させ、また、領域１６２に目標とすべき輝度バランスの値CDaを表示させる。したがって、検査者は、このような画面１５５ａを見ながら、電源回路１４０における駆動電圧調整回路１４３の可変抵抗VR1を変化させ、選択電圧V1、V2を調節することによって、電源オンにより走査信号を開始してから時間T1が経過したタイミングにて、輝度バランスを値CDaに調整することが容易に行うことが可能となる。
【００９２】
以上のように、本実施形態によれば、電源オンさせて走査信号の供給を開始させてから、所定の時間T1だけ経過したタイミングにて、分割した各領域の輝度バランスを所定の値CDaに設定することが極めて簡易で行うことが可能である。このため、熱平衡状態において、充電モード期間と放電モード期間との液晶の充電電圧が等しくなるので、液晶層に印加される直流成分を除去して液晶表示パネルの品質を向上させるための電圧調整を、きわめて短期間で済ますことが可能となる。
【００９３】
なお、選択電圧V1、V2を調整すると、図１７に示されるように、その調整に伴ってコントラストも変動することになる。ここで、表示品質の低下を防ぐため、コントラストの変動を１００％から９０％までの範囲で抑えることとすると、このコントラストの範囲に対応する輝度バランスは、図１７に従うと、−２０％から＋２０％までの範囲に相当することになる。このため、輝度バランスは、その下限値および上限値が、−２０％から＋２０％までの範囲に収まるように、調整する必要がある。
【００９４】
また、本実施形態にあっては、時間T1だけ経過したタイミングにて、分割した各領域の輝度バランスを所定の値CDaとなるように駆動電圧V1、V2を調整するというものであったが、経過時間と、その時間が経過したタイミングで設定すべき輝度バランスの値との組は、これに限られず、図１６における特性Ａ上の座標値に相当する組であれば、熱平衡状態における輝度バランスをほぼゼロとすることができる。さらに、特性Ａだけではなく、熱平衡状態において輝度バランスが値C1、C2で収束する特性Ｂ、Ｃの座標値に相当する組み合わせでも良い。これは、モジュールの構成要素であるバックライトの輝度が切替可能である場合、液晶表示装置における熱平衡状態の飽和温度が変化することを想定したものである。ただし、コントラストの変動を抑える観点から言えば、上述のように輝度バランスの下限値および上限値が−２０％から＋２０％までの範囲に収まっている特性上の座標値を用いるのが望ましい。
【００９５】
さらに、本実施形態にあっては、輝度バランスなる指標を用いたが、これに限られず、上半分領域の輝度と下半分領域の輝度との関係を示す指標であれば、いかなる指標を用いても良い。
【００９６】
また、検査領域の大きさは、パーソナルコンピュータ１５４を操作することで任意変更できるようにしても良い。また、電圧V1、V2を調整すると、充電モードによる輝度と放電モードによる輝度とが中間調を中心にして入れ替わるため、上述したテストモードでの電圧調整は、中間調で行うのが望ましい。このため、テストモードにおいて、アナログデータ出力回路１３２に、所定の中間調ラスタデータを出力させる。
【００９７】
さらに、電源オンしてから輝度バランスを設定すべきタイミングに至った時点で、輝度バランスを設定すれば良いので、それ以前またはそれ以後に他の検査や調整などを行っても良い。例えば、温度検出器１４４の設置位置によっては、それによって検出される温度変化が、図１５における特性▲２▼に示されるように、実際の液晶表示パネルの温度変化特性▲１▼と比べて乖離してしまう場合がある。このような場合には、温度検出器１４４によって検出される特性▲２▼を、実際の特性▲１▼に近づけるように、温度検出器１４４の出力をオフセットさせるのが望ましいが、本実施形態にあっては、このようなオフセットを、電圧V1、V2の調整と併せて、テストモードにおける一連の工程として行うことが可能である。
【００９８】
くわえて、上述した実施形態においては、分割する領域を２つにした場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、さらに多数に分割するようにしても良い。また、輝度の検査領域は、表示画面の中央部に設定した例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、各検査領域が所定距離だけ離れていても良い。ただし、中央部に設定することにより、画面の読取部を小型化することができる。
【００９９】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態にかかる調整装置について、図２１を参照して説明する。なお、第１の実施形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【０１００】
上述した第１実施形態では、表示画面の上半分領域を充電モードで駆動する一方、表示画面の下半分領域を放電モードで駆動するようにしたが、本実施形態では、図２１に示されるように、上半分領域を充電モードで駆動する点は、第１実施形態と同様であるが、下半分領域を通常の表示状態である充放電モードで駆動するようにした点において、第１実施形態と異なる。
【０１０１】
過充電期間における電圧V7は、液晶表示ドライバの耐圧により決定されるので、一義的に定まるものである。したがって、充電モードでの駆動による輝度と充放電モードでの駆動による輝度とによる輝度バランスがゼロになるということは、充電モードの選択期間の終了直後に液晶層に充電される電圧の絶対値と、放電モードの選択期間の終了直後に、過充電後に放電させた結果として液晶層に充電された電圧の絶対値とが互いに等しくなったことに等しい。
【０１０２】
そして、このような第２の実施形態によれば、放電モードの負極性における放電電圧V5が不要となリ、電圧レベルを一つ減らすことができる。したがって、上述した電源回路１４０を、より簡易に構成することができる。
【０１０３】
なお、第１および第２実施形態において、充放電モードでの駆動波形は、図１１や図１２に示したものに限られるものではなく、少なくとも充電モードと放電モードが混在するものであれば良い。例えば、正極性で過充電を行ったり、正、負の両極性で過充電を行うことも可能である。これらの設定は、駆動制御回路１２０からの出力電圧選択データの供給タイミングを変えることにより可能である。
【０１０４】
くわえて、第１実施形態では、一方の領域を充電モードとし、他方の領域を放電モードとし、また、第２実施形態では、一方の領域を充電モードとし、他方の領域を充放電モードとしたが、このほかに、一方の領域を充放電モードとし、他方の領域を放電モードとしても良いが、正極性の過充電電圧V0が必要となるため、電圧レベルを１つ増加させなければならない。さらに、階調表示を、データ信号のパルス高さやパルス幅変調等により行っても良い。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、液晶表示装置の駆動電圧を調整する場合に、その調整を、素早く完了させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の調整対象たる液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 同液晶表示装置における液晶表示パネルの要部構成を示す部分破断斜視図である。
【図３】 同液晶表示装置における走査信号駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図４】 同走査信号駆動回路におけるデータ取込動作を示すタイミングチャートである。
【図５】 同走査信号駆動回路において、出力電圧を選択するためのデータと、実際に出力される電圧との対応関係を示す図である。
【図６】 同液晶表示装置におけるデータ信号駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図７】 同液晶表示装置における駆動制御回路の構成を示すブロック図である。
【図８】 同液晶表示装置における電源回路の構成を示すブロック図である。
【図９】 同電源回路における駆動電圧調整回路および中間電圧発生回路の要部構成を示す回路図である。
【図１０】 モジュール化された液晶表示装置の構造を示す分解斜視図である。
【図１１】 同液晶表示装置の通常モードでの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】 通常モードで用いられる充放電モードの走査信号の生成動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】 テストモードで用いられる充電モードの走査信号の生成動作を説明するためのタイミングチャートである。。
【図１４】 テストモードで用いられる放電モードの走査信号の生成動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１５】 同液晶表示装置において、電源オンからの温度変化を示す特性図である。
【図１６】 同液晶表示装置において、電源オンからの輝度バランス変化を示す特性図である。
【図１７】 同液晶表示装置において、駆動電圧とコントラストとの対応関係を示す特性図である。
【図１８】 本発明の第１実施形態にかかる駆動電圧調整装置の構成を示す正面図である。
【図１９】 同実施形態におけるテストモードでの画面分割状態と、各領域における走査信号の波形との関係を示す図である。
【図２０】 同実施形態における表示画面の一例を示す図である。
【図２１】 本発明の第２実施形態おけるテストモードでの画面分割状態と、各領域における走査信号の波形との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０……液晶表示パネル
１６……画素
１８……液晶層
３４……画素電極
２０……ＴＦＤ素子
３０……素子基板
３２……対向基板
１００……液晶表示装置
１１０……走査信号駆動回路
１２０……データ信号駆動回路
１３０……駆動制御回路
１４０……電源回路
X1〜Xi……データ線
Y1〜Yj……走査線
Claims (5)
- 一対の基板間に液晶が挟持されるとともに、一方の基板に設けられた複数の走査線と他方の基板に設けられた複数のデータ線との間に２端子型スイッチング素子と前記液晶とが直列に接続された画素を複数備える液晶表示パネルと、
前記複数の走査線に走査信号を供給するとともに、前記複数のデータ線にデータ信号を供給する駆動手段と、
前記駆動手段に駆動電圧を供給する電源手段と
を備える液晶表示装置の駆動電圧調整方法であって、
前記液晶表示パネルの表示領域のうち、第１の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させる充電モード信号を少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給する第１の過程と、
前記第１の領域とは別の第２の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させ、かつ、前記充電モード信号とは、前記データ信号の電位の中間値を基準として逆極性の電位の過充電信号と、この過充電信号に続いて出力され、かつ、前記過充電信号とは、前記データ信号の電位の中間値を基準として逆極性の電位の放電モード信号とを少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給する第２の過程と、
前記第１の領域に含まれるデータ線および前記第２の領域に含まれるデータ線に、所定の階調値に相当するデータ信号を供給する第３の過程と、
前記電源手段による駆動電圧の供給開始から所定の時間が経過したタイミングにて、前記第１の領域における輝度と前記第２の領域における輝度との比率が所定の値となるように前記駆動電圧を調整する第４の過程と
を備え、
前記第４の過程における所定の時間および所定の値は、前記比率における電源オンからの時間特性のうち、時間が経過するにつれて比率が１：１に収束する特性上の座標値である
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動電圧調整方法。 - 一対の基板間に液晶が挟持されるとともに、一方の基板に設けられた複数の走査線と他方の基板に設けられた複数のデータ線との間に２端子型スイッチング素子と前記液晶とが直列に接続された画素を複数備える液晶表示パネルと、
前記複数の走査線に走査信号を供給するとともに、前記複数のデータ線にデータ信号を供給する駆動手段と、
前記駆動手段に駆動電圧を供給する電源手段と
を備える液晶表示装置の駆動電圧調整方法であって、
前記液晶表示パネルの表示領域のうち、第１の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させる充電モード信号を少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給する第１の過程と、
前記第１の領域とは別の第２の領域に含まれる走査線に、前記２端子型スイッチング素子を導通させ、かつ、前記充電モード信号とは、前記データ信号の電位の中間値を基準として逆極性の電位の過充電信号と、この過充電信号に続いて出力され、かつ、前記過充電信号とは、前記データ信号の電位の中間値を基準として逆極性の電位の放電モード信号とを少なくとも含む信号を、前記走査信号として供給する第２の過程と、
前記第１の領域に含まれるデータ線および前記第２の領域に含まれるデータ線に、所定の階調値に相当するデータ信号を供給する第３の過程と、
前記電源手段による駆動電圧の供給開始から所定の時間が経過したタイミングにて、前記第１の領域における輝度と前記第２の領域における輝度との比率が所定の値となるように前記駆動電圧を調整する第４の過程と
を備え、
前記第４の過程における所定の時間および所定の値は、前記比率における電源オンからの時間特性のうち、時間が経過するにつれて比率が所望の値に収束する特性上の座標値である
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動電圧調整方法。 - 前記第４の過程において調整される駆動電圧は、
前記充電モード信号の電圧、および、前記放電モードの電圧を定める駆動電圧である
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の駆動電圧調整方法。 - 前記第２の過程においては、前記第２の領域に含まれる走査線に、前記過充電信号および前記放電モード信号のみからなる信号を走査信号として供給する
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の駆動電圧調整方法。 - 前記第２の過程においては、前記第２の領域に含まれる走査線に、前記充電モード信号と、前記過充電信号および前記放電モード信号からなる信号とを、交互に走査信号として供給す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の駆動電圧調整方法。
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