JP3888378B2

JP3888378B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP3888378B2
Application number: JP2005012025A
Authority: JP
Inventors: 義樹城地
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2005258412A

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、映像信号の可変調整範囲に該映像信号のダイナミックレンジを加えた範囲よりも狭いダイナミックレンジの液晶駆動回路により液晶パネルを駆動して映像を表示するようにした液晶表示装置に関する。

従来、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ: Thin Film Transistor）をスイッチ素子として用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示素子（ＬＣＤ： Liquid Crystal Device）により形成した液晶表示パネル（ＴＦＴ−ＬＣＤ）を用いた平面ディスプレイが開発されている。

この種の液晶表示パネル（ＴＦＴ−ＬＣＤ）は、１画素分の等価回路を図５に示すように、液晶１００の画素電極がドレインに接続されたＴＦＴ１０１を備え、このＴＦＴ１０１のゲートが走査電極に接続されソースが信号電極に接続されている。また、図６に示すように、液晶１００の対向電極パターン１０２に接続される蓄積電極パターン１０３を設け、液晶１００に蓄積容量Ｃｓを並列接続することにより、ＴＦＴ１０１のオフ期間の信号電圧保持特性を向上させるようにしている。

一般に液晶パネルは、僅かな直流シフトであっても長時間に亘って液晶に印加されると、焼き付き、白点しみなどを発生して表示画像の画質が著しく低下するので、例えば図７に示すように、１フィールド毎に極性反転した信号電圧を信号電極に印加するような液晶駆動回路により交流駆動されている。

従来、液晶駆動回路は、既存の半導体製造プロセスにより製造された集積回路として提供されているが、その動作電圧が低く、十分なダイナミックレンジを確保することができないため、実際の液晶駆動電圧が飽和しないように、対向電極側に１フィールド毎に極性反転するコモン電圧Ｖ_ＣＯＭを印加するようにしていた。例えば、信号の黒々レベルを５Ｖ_ＰＰ、輝度レベルの調整範囲を４Ｖ_ＰＰとして、６Ｖ_ＰＰのコモン電圧Ｖ_ＣＯＭを印加するようにして、ダイナミックレンジが９Ｖの液晶駆動回路により液晶表示パネルを駆動していた。

上述のように、液晶表示パネルは、僅か直流シフトであっても長時間に亘って印加されると、焼き付き、白点しみなどを発生して表示画像の画質が著しく低下するという問題点を有する。

そこで、従来、入力信号の可変調整範囲に、この入力信号のダイナミックレンジを加えた範囲よりも狭いダイナミックレンジの液晶駆動回路により液晶表示パネルを交流駆動する液晶表示装置では、対向電極側コモン電極パターンに交流電圧を印加して、液晶表示パネルに印加する液晶印加電圧がつまらないようにしていたが、輝点修正対策のための冗長性や開口率の向上などを考慮するとコモン電圧パターンを削除する必要がある。

しかし、コモン電極パターンを削除すると、対向電極側からの交流電圧の印加ができなくなり、駆動電圧を高くしなければならず、高耐圧プロセスの集積回路が必要となる。

本発明は、このような実状に鑑みて提案されたものであって、入力信号の可変調整範囲に該入力信号のダイナミックレンジを加えた範囲よりも狭いダイナミックレンジの液晶駆動回路により液晶表示パネルを交流駆動する液晶表示装置において、長時間に亘って画質の良好な画像表示を行うことができるようにした液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述のような目的を達成するために提案される本発明は、映像信号の可変調整範囲に該映像信号のダイナミックレンジを加えた範囲よりも狭いダイナミックレンジの液晶駆動回路により液晶パネルを駆動して映像を表示する液晶表示装置において、上記液晶パネルは、上記液晶駆動回路により駆動される液晶表示素子の画素電極に対向するように設けられた対向電極を備える。そして、上記液晶駆動回路は、所定の電位を中心として上記映像信号を所定の周期で反転させて反転交流信号にする信号反転回路と、上記信号反転回路から出力された上記反転交流信号の直流バイアス電圧を調整する第１の調整手段と、上記第１の調整手段により調整された上記反転交流信号を増幅して上記画素電極に出力する増幅回路と、上記液晶パネル上記対向電極の電位を調整する第２の調整手段とを有し、上記映像信号の可変調整における上記反転交流信号の飽和状態での中心レベルを、上記第１の調整手段により、上記増幅回路のダイナミックレンジの中心に設定するとともに、上記第２の調整手段により、上記対向電極の電位を、上記増幅回路から出力された上記反転交流信号に基づき上記液晶パネルに印加される液晶印加電圧の平均値が上記液晶パネルの動作中心となるように合わせるようにしたものである。

本発明に係る液晶表示装置は、入力信号の可変調整範囲に入力信号のダイナミックレンジを加えた範囲より狭いダイナミックレンジである場合に、反転交流信号レベルを増幅器のダイナミックレンジの中心に設定し、かつ、対向電極電位調整手段により対向電極電位を液晶印加電圧の平均値に合わせる構成とすることによって、増幅器のダイナミックレンジの設定により、反転された信号の一方がクリップして本来の入力信号と異なる非対称な交流信号が液晶素子に与えられることをなくし、対向電極電位調整手段により、対向電極電位を液晶印加電圧の平均値に合わせることで液晶パネルの焼き付きを防止している。したがって、液晶パネルのダイナミックレンジをフルに活用して駆動して、明るく、かつ、焼き付きの少ない画像の表示を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に従い詳細に説明する。

本発明に係る液晶表示装置は、例えば図１に示すように構成される。

この図１に示す液晶表示装置は、液晶パネル１０によりカラー表示を行う平面ディスプレイに本発明を適用したもので、映像信号処理回路１、タイミングコントローラ２、反転ドライバ３、バイアス調整回路４、バッファ回路５、Ｘ（水平方向）ドライバ６、Ｙ（垂直方向）ドライバ７、コモン電圧調整回路８などからなる。

上記映像信号処理回路１は、入力ビデオ信号（複合カラー映像信号）の同期信号Ｓｙｎｃを分離するとともに、上記入力ビデオ信号をコンポーネントビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂに変換する。この映像信号処理回路１により得られる上記同期信号Ｓｙｎｃは、上記タイミングコントントローラ２に供給される。また、上記コンポーネントビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂは、上記反転ドライバ３に供給される。なお、この映像信号処理回路１には、輝度レベルの調整器９が設けられている。

上記タイミングコントローラ２は、上記同期信号Ｓｙｎｃに同期した水平駆動クロックＸＣＬ及びスタートパルスＳＴＸを形成して上記Ｘドライバ６に供給する。また、このタイミングコントローラ２は、上記同期信号Ｓｙｎｃに同期した垂直駆動クロックＹＣＬ及びスタートパルスＳＴＹを形成して上記Ｙドライバ７に供給する。さらに、このタイミングコントローラ２は、上記同期信号Ｓｙｎｃに同期した反転制御パルスＦＲＰを形成して上記反転ドライバ３に供給する。

上記反転ドライバ３は、上記反転制御パルスＦＲＰに応じた極性反転動作を行い、上記映像信号処理回路１から供給されるコンポーネントビデオ信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対して、１ライン毎に極性反転するとともに、１フィールド毎に極性反転した反転ビデオ信号Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢを形成する。この反転ドライバ３により得られる反転ビデオ信号Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢは、上記バイアス調整回路４からバッファ回路５を介して上記Ｘドライバ６に供給される。

上記バイアス調整回路４は、上記反転ドライバ３から供給される反転ビデオ信号Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢに対して、それぞれレベル設定器４１，４２，４３により設定される各直流バイアス電圧Ｖ_ＤＣＲ，Ｖ_ＤＣＧ，Ｖ_ＤＣＢを加算器４４，４５，４６により加算する。そして、各加算加算器４４，４５，４６により得られる加算出力信号Ｒ’／ＩＲ’，Ｇ’／ＩＧ’，Ｂ’／ＩＢ’は、上記バッファ回路５を介して上記Ｘドライバ６に供給される。

そして、上記バイアス調整回路４において、上記レベル設定器４１，４２，４３により設定される各直流バイアス電圧Ｖ_ＤＣＲ，Ｖ_ＤＣＧ，Ｖ_ＤＣＢは、加算出力信号Ｒ’／ＩＲ’，Ｇ’／ＩＧ’，Ｂ’／ＩＢ’の中心レベルが上記バッファ回路５のダイナミックレンジの中心と一致するように設定される。

ここで、上記バッファ回路５は、例えばダイナミックレンジが９Ｖの液晶駆動用のバッファ増幅器５１，５２，５３からなる。

上記Ｘドライバ６は、上記タイミングコントローラ２から供給される水平駆動クロックＸＣＬ及びスタートパルスＳＴＸに基づいて作動し、上記バイアス調整回路４においてバイアス調整された反転ビデオ信号Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢすなわち上記加算出力信号Ｒ’／ＩＲ’，Ｇ’／ＩＧ’，Ｂ’／ＩＢ’を１ライン分ずつ上記液晶表示パネル１０の信号電極端子Ｘ_１〜Ｘn にパラレル出力する。

また、上記Ｙドライバ７は、上記タイミングコントローラ２から供給される水平駆動クロックＹＣＬ及びスタートパルスＳＴＹに基づいて作動し、上記液晶表示パネル１０を線順次に走査する駆動パルスを上記液晶表示パネル１０の走査電極端子Ｙ_１〜Ｙ_ｎにパラレル出力する。

上記液晶表示パネル１０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ: Thin Film Transistor）をスイッチ素子として用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示素子（ＬＣＤ： Liquid Crystal Device）により形成されており、その信号電極端子Ｘ_１〜Ｘ_ｎに上記Ｘドライバ６が接続され、また、その走査電極端子Ｙ_１〜Ｙ_ｎに上記Ｙドライバ７が接続され、さらに、その対向電極端子Ｚに上記コモン電圧調整回路８が接続されている。

上記コモン電圧調整回路８は、上記液晶表示パネル１０の対向電極端子Ｚに印加するコモン電圧Ｖ_ＣＯＭを調整する電圧設定器８０からなる。上記コモン電圧Ｖ_ＣＯＭは、Ｘドライバ６により液晶表示パネル１０の信号電極端子Ｘ_１〜Ｘ_ｎからＴＦＴを介してＬＣＤに印加される液晶印加電圧の平均値が上記液晶表示パネル１０の動作中心となるように上記コモン電圧調整回路８により設定される。

なお、この液晶表示パネル１０には、図２に示すように、Ｃｓ電極１１をゲートラインに接続することにより開口率を向上させるとともに、Ｃｓリーク不良の発生した画素に対してＣｓ電極１１の架橋部１２を切断することにより、輝点修正を行うことができるようにした構造のものが用いられている。また、この液晶表示パネル１０は、バックライト電源１３により駆動される蛍光管１４により照明されるようになっている。

このような構成の液晶表示装置では、上記液晶パネル１０の各画素が上記Ｙドライバ７により線順次に走査される。そして、上記反転ドライバ３により形成される１ライン毎に極性反転するとともに、１フィールド毎に極性反転した反転ビデオ信号Ｒ／ＩＲ／，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢに応じて上記Ｘドライバ６により上記液晶パネル１０の各画素が交流駆動され、入力ビデオ信号Ｖ_ＩＮに応じた画像表示が行われる。

そして、図３に示すような液晶表示パネル１０の電圧−光透過特性に対する画質最適動作点の状態（図３のＡ）から、上記映像信号処理回路１に設けられた調整器９により輝度レベルを低下させた場合に、上記バッファ回路５のダイナミックレンジＤの不足によって、反転ビデオ信号Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢの飽和状態が非対称な状態になると図３のＢに示すように直流シフトΔＶが発生するが、上記バイアス調整回路４におけるバイアス調整により、図３のＣに示すように、上記反転ビデオ信号Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢの飽和状態を対称な状態として直流シフトΔＶを零にすることができる。

この状態で上記Ｘドライバ６により上記液晶表示パネル１０の信号電極端子Ｘ_１〜Ｘ_ｎからＴＦＴを介してＬＣＤに印加される液晶印加電圧の平均値が液晶表示パネル１０の動作中心となるようにコモン電圧調整回路８により設定することにより、バッファ回路５のダイナミックレンジＤの不足によって反転ビデオ信号Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢが飽和状態となっても、液晶表示パネル１０の焼き付き、白点しみなどを発生することがなく、液晶表示パネル１０により長期間に亘って画質の良好な画像表示を行うことができる。

ここで、上述の実施の形態では、液晶駆動用のバッファ回路５の前段に設けたバイアス調整回路４により上記反転ビデオ信号Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢの中心レベルを調整する上記バッファ回路５のダイナミックレンジの中心と一致するように設定したが、図４に示すようにバッファ回路５を構成しているバッファ増幅器５１（５２，５３）の電源ラインに電圧調整器５４，５５を設けて、ダイナミックレンジすなわち飽和レベルを調整するようにしてもよい。この場合には、ダイナミックレンジの余裕のある側の電源ラインの電圧調整器５４を調整することにより、図３のＤに示すように、上記バッファ回路５のダイナミックレンジの中心を上記反転ビデオ信号Ｒ／ＩＲ，Ｇ／ＩＧ，Ｂ／ＩＢの中心レベルと一致するように設定することができる。

本発明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に示した液晶表示装置における液晶表示パネルの構造の説明に供する図である。図１に示した液晶表示装置の動作説明に供する図である。本発明に係る液晶表示装置の他の実施例の構成を示す要部回路図である。アクティブマトリクス方式の液晶表示パネルの１画素分の構成を示す等価回路図である。従来のアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルにおける蓄積電極パターンの説明に供する図である。従来のアクティブマトリクス方式の液晶表示パネルにおける交流駆動動作の説明に供する図である。

符号の説明

１映像信号処理回路、２タイミングコントローラ、３反転ドライバ、４バイアス調整回路、５バッファ回路、６Ｘドライバ、７Ｙドライバ、８コモン電圧調整回路、１０液晶表示パネル、５４，５５電圧調整器

Claims

映像信号の可変調整範囲に該映像信号のダイナミックレンジを加えた範囲よりも狭いダイナミックレンジの液晶駆動回路により液晶パネルを駆動して映像を表示する液晶表示装置において、
上記液晶パネルは、上記液晶駆動回路により駆動される液晶表示素子の画素電極に対向するように設けられた対向電極を備え、
上記液晶駆動回路は、所定の電位を中心として上記映像信号を所定の周期で反転させて反転交流信号にする信号反転回路と、
上記信号反転回路から出力された上記反転交流信号の直流バイアス電圧を調整する第１の調整手段と、
上記第１の調整手段により調整された上記反転交流信号を増幅して上記画素電極に出力する増幅回路と、
上記液晶パネル上記対向電極の電位を調整する第２の調整手段とを有し、
上記映像信号の可変調整における上記反転交流信号の飽和状態での中心レベルを、上記第１の調整手段により、上記増幅回路のダイナミックレンジの中心に設定するとともに、
上記第２の調整手段により、上記対向電極の電位を、上記増幅回路から出力された上記反転交流信号に基づき上記液晶パネルに印加される液晶印加電圧の平均値が上記液晶パネルの動作中心となるように合わせる
ことを特徴とする液晶表示装置。