JP4201193B2 - ガンマ補正回路及びそれを備える表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガンマ補正回路及びそのガンマ補正回路を備える液晶表示装置などの表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置などの表示装置の表示パネルにおいては、表示素子の印加電圧と輝度との間に非線形の相関関係、すなわちガンマ特性を有する。図３における実線の曲線Ａは、画像電圧（例えばＶ_１又はＶ_ｍ）を補正（ガンマ補正）することなくそのまま印加電圧とした場合の液晶の表示素子の特性、すなわちガンマ特性である。同図において、横軸は印加電圧、縦軸は相対的な輝度、すなわち液晶の光透過率である。今、画像電圧（例えばＶ_１又はＶ_ｍ）をガンマ補正することなくそのまま印加電圧としたならば、この非線形の相関関係に従うため、良好な画像を表示させることはできない。従って、良好な画像を表示させるためには、画像電圧と輝度が線形の相関関係である破線の直線Ｂに沿うよう、画像電圧（例えばＶ_１又はＶ_ｍ）をガンマ補正して、補正された画像電圧（例えばＶＩ_１又はＶＩ_ｍ）を印加電圧とすることが行われる。

このように液晶表示装置においてガンマ補正を行うガンマ補正回路として、例えば特許文献１、２、及び３に開示されたものが知られている。また、本願出願人は、これら特許文献に開示されたものを背景技術としたガンマ補正回路を特願２００２−３２６２６６号において提案している。図４に、特願２００２−３２６２６６号と同様のガンマ補正回路を有した液晶表示装置を示す。この液晶表示装置１０１は、ガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍを出力するガンマ補正回路１０２と、ｎビット（例えば８ビット）の画像データＤｉを入力し、それに対応したガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍ又は後述するそれらの補間電圧を選択することにより、補正された画像電圧Ｖｏを印加電圧としてソースライン毎に後述の表示パネル４に出力するソースドライバ３と、表示パネル４と、ガンマ補正データを保存する不揮発性メモリ５と、を備える。

ガンマ補正回路１０２は、外部から入力端子ＳＤを介して入力されるシリアルのガンマ補正データを、ガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍに相当するデジタルデータであるＬビット（例えば１０ビット）のパラレルのガンマ補正データに変換して出力するガンマ補正データ出力回路１１１と、そのガンマ補正データを入力して保持するｍ個（例えば９個）のレジスタ１１２_１乃至１１２_ｍと、そのデータをアナログ電圧に変換して出力する、例えば８ビットのＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１１３_１乃至１１３_ｍと、その出力の電流能力を上げガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍとして出力するバッファ１１４_１乃至１１４_ｍと、を有して成る。また、ガンマ補正データ出力回路１１１は、ガンマ補正データを不揮発性メモリ５に保存し、必要に応じて不揮発性メモリ５から取り出す。

ソースドライバ３は、ガンマ補正回路１０２の出力であるガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍのそれぞれの間、例えばＶＩ_１とＶＩ_２の間をｍ’個の抵抗で均等に補間して補間電圧を生成する抵抗ラダー１５と、ｎビットの画像データＤｉに従ってガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍ又はそれらの補間電圧を選択して補正された画像電圧Ｖｏを出力するデコーダ１６と、を有して成る。画像電圧Ｖｏを入力する表示パネル４は、２^ｎの階調を有することになる。すなわち、ｎを８とすれば、表示パネル４の階調は２５６となる。また、ｍ’の値は２^ｎ／（ｍ−１）で求められる。すなわち、ｎを８、ｍを９とすれば、ｍ’は３２となる。例えば画像データＤｉの値が０ならば補正された画像電圧ＶｏはＶＩ_１の電圧値となり、画像データＤｉの値が１６ならば補正された画像電圧ＶｏはＶＩ_１とＶＩ_２との中央の電圧値となる。

ガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍは、表示パネル４の表示がリアルタイムに確認され、シリアルのガンマ補正データを外部から入力端子ＳＤを介してガンマ補正回路１０２に入力することで、適正になるよう調整される。調整が完了すれば、調整完了状態のガンマ補正データは不揮発性メモリ５に保存され、それ以降は不揮発性メモリ５に保存されたガンマ補正データが用いられる。

特開平１０−１０８０４０号公報 特開平１１−３２２３７号公報 米国特許第５７９６３８４号明細書

ところで、近年、液晶表示装置の普及に伴い表示の高品質化が求められている。また、液晶表示装置の用途が多様化し、例えば車載用であると、表示パネルの使用周囲温度の範囲は大きくなる。この使用周囲温度が大きく変化すると、液晶の粘性などの特性にも影響することとなり、上記の印加電圧と輝度との間の非線形な相関関係、すなわちガンマ特性が変化する。従って、液晶表示装置の使用時の周囲温度と調整時の周囲温度との差が大きければ、良好な画像が表示されない状態を招来することになる。

本発明は、上記事由に鑑みてなしたもので、その目的とするところは、広い温度範囲で良好な画像の表示が可能な液晶表示装置などの表示装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に係るガンマ補正回路は、表示素子の印加電圧と輝度との非線形の相関関係に応じて画像電圧を補正するためにガンマ補正設定電圧を出力するガンマ補正回路であって、ダイオード接続のトランジスタにより構成される温度センサと、温度センサを用いて検出した温度に応じて複数のガンマ補正データを出力するガンマ補正データ出力回路と、複数のガンマ補正データをそれぞれ入力して保持する複数のレジスタと、複数のレジスタのデータをそれぞれアナログ電圧に変換してガンマ補正設定電圧を出力する複数のＤ／Ａ変換器と、を備えることを特徴とする。

更には、請求項１に係るガンマ補正回路は、前記ガンマ補正データ出力回路が、表示パネルの１画面を表示する周期に同期して、第１の定電流源と温度センサとの接続、電流能力が第１の定電流源の倍数である第２の定電流源と温度センサとの接続、を切り換えて電流を流したときに温度センサにそれぞれ発生する電圧を、増幅器を介してＡ／Ｄ変換器で変換し、それらのデジタル値を減算することで得られる温度検出データから、温度の検出を行って前記複数のガンマ補正データを前記複数のレジスタに出力するように制御する制御回路を有する。

請求項２に係るガンマ補正回路は、請求項１に記載されたガンマ補正回路において、前記制御回路は、ガンマ補正設定電圧調整時に外部から入力したガンマ補正データを出力し、ガンマ補正設定電圧調整後には検出した温度に応じたガンマ補正データを不揮発性メモリから取り出して出力するように制御することを特徴とする。

請求項３に係る表示装置は、請求項１又は２に記載されたガンマ補正回路と、画像データを入力し、それに対応したガンマ補正設定電圧又はそれらの補間電圧を選択することにより、補正された画像電圧を出力する表示パネルドライバと、表示パネルドライバからの補正された画像電圧が印加される表示素子を有する表示パネルと、複数のガンマ補正データを保存する不揮発性メモリと、温度に対応する電気信号を生成してガンマ補正回路に出力する温度センサと、を備えることを特徴とする。

本発明のガンマ補正回路は、検出した温度に応じたガンマ補正データを出力するガンマ補正データ出力回路を備えているので、検出した温度に応じてガンマ補正をすることが可能となる。また、このガンマ補正回路を備えた本発明の表示装置は、広い温度範囲で良好な画像の表示が可能となる。

以下、本発明の最良の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態である液晶表示装置１の回路図である。この液晶表示装置１は、液晶の表示素子の印加電圧と輝度との間にある非線形の相関関係に応じて画像電圧を補正するためのガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍを出力するガンマ補正回路２と、ｎビット（例えば８ビット）の画像データＤｉを入力し、それに対応したガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍ又はそれらの補間電圧を選択することにより、補正される画像電圧Ｖｏを印加電圧としてソースライン毎に後述の表示パネル４に出力するソースドライバ（表示パネルドライバ）３と、液晶の表示素子を有する表示パネル４と、ガンマ補正データを保存する不揮発性メモリ５と、温度に対応する電気信号を生成してガンマ補正回路２に出力する温度センサ６と、を備える。ここで、ソースドライバ３、表示パネル４、及び不揮発性メモリ５は、前述の液晶表示装置１０１と実質的に同じ回路構成又は同じ構造のものである。

ガンマ補正回路２は、外部から入力端子ＳＤを介して入力されるシリアルのガンマ補正データを、ガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍに相当するデジタルデータであるＬビット（例えば１０ビット）のパラレルのガンマ補正データに変換して出力するガンマ補正データ出力回路１１と、そのガンマ補正データを入力して保持するｍ個（例えば９個）のレジスタ１２_１乃至１２_ｍと、そのデータをアナログ電圧に変換して出力する、例えば８ビットのＤ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１３_１乃至１３_ｍと、その出力の電流能力を上げてガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍを出力するバッファ１４_１乃至１４_ｍと、を有して成る。

ガンマ補正データ出力回路１１の構成例を図２に示す。このガンマ補正データ出力回路１１は、インターフェイス回路２１と、制御回路２２と、温度検出回路２３と、から構成される。インターフェイス回路２１は、ガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍを調整するときに、外部から入力端子ＳＤを介して入力されるシリアルのガンマ補正データをパラレルのガンマ補正データに変換してレジスタ１２_１乃至１２_ｍに出力するとともに、ガンマ補正データを後述の制御回路２２に送出して不揮発性メモリ５に保存する。そして、インターフェイス回路２１は、ガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍの調整をした後は不揮発性メモリ５に保存したガンマ補正データを制御回路２２から受け取りレジスタ１２_１乃至１２_ｍに出力する。制御回路２２は、インターフェイス回路２１からガンマ補正データを受けて不揮発性メモリ５に保存したり、不揮発性メモリ５に保存したガンマ補正データを取り出してインターフェイス回路２１に送出したりする。温度検出回路２３は、後に詳述するが、ダイオード接続のトランジスタにより構成される温度センサ６の電気信号から温度を検出するものであり、制御回路２２により制御される。

次に、ガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍを調整するときと調整した後のガンマ補正回路２を中心とした動作を説明する。まず、ガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍは、表示パネル４の表示がリアルタイムに確認され、シリアルのガンマ補正データを外部から入力端子ＳＤを介してガンマ補正回路２に入力することで、適正になるよう調整される。調整が完了すれば、調整完了状態のガンマ補正データは不揮発性メモリ５に保存され、それ以降は不揮発性メモリ５に保存されたガンマ補正データが用いられる。ここで、不揮発性メモリ５に保存するガンマ補正データは、液晶の温度特性に合わせて、例えば１０℃毎に微調整したものとする。具体的には、調整時の温度が常温のみであれば、そのガンマ補正データから実験で求めた液晶の温度特性に従って、例えば１０℃毎に微調整を行う。また、調整時の温度が最低温度、常温、及び最高温度の３つであれば、それらのガンマ補正データを内挿することにより、例えば１０℃毎に微調整を行う。なお、ガンマ補正データの不揮発性メモリ５への保存は、調整完了のときだけではなく、新たなガンマ補正データを外部から入力する度に行っても良い。

ガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍを調整した以降は、不揮発性メモリ５に保存したガンマ補正データを用いるのであるが、この場合、ガンマ補正データ出力回路１１の制御回路２２は、所定周期で温度検出回路２３を制御して温度検出を行い、検出した温度に応じたガンマ補正データを不揮発性メモリ５から取り出してインターフェイス回路２１に送出する。そのガンマ補正データは、インターフェイス回路２１からレジスタ１２_１乃至１２_ｍに出力され、Ｄ／Ａ変換器１３_１乃至１３_ｍによりアナログ電圧に変換され、バッファ１４_１乃至１４_ｍを介してガンマ補正設定電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍとして出力される。ここで、温度検出の所定周期は任意ではあるが、望ましくは、ガンマ補正電圧ＶＩ_１乃至ＶＩ_ｍを１画面毎又は数画面毎に更新するために、表示パネル４の１画面を表示する周期（例えば約１６ｍＳ）に同期した周期とする。

また、この制御回路２２は、温度に応じたガンマ補正データ全体を不揮発性メモリ５に保存して取り出せば高速な制御が可能であるが、基準の（例えば常温の）ガンマ補正データとそれからの温度に応じた差分のデータとを温度に応じたガンマ補正データとして保存して取り出し、それらを合成して出力することも可能である。

こうして、液晶表示装置１は、検出した温度に応じてガンマ補正が行われ、広い温度範囲で良好な画像の表示が可能となる。

次に、温度検出回路２３の構成と機能動作を具体的に説明する。温度検出回路２３は、電源Ｖ_ＣＣ側の定電流源２４と、電流能力が定電流源２４のＮ倍である電源Ｖ_ＣＣ側の定電流源２５と、温度センサ６と定電流源２４又は定電流源２５との接続を切り換えるスイッチ２６と、温度センサ６に発生する電圧を増幅する増幅器２７と、増幅器２７の出力をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）２８と、から構成される。温度センサ６に定電流源２４の電流を流し込んだときにそのエミッッタ・ベース間に発生する電圧に対応する上記デジタル値から、温度センサ６に定電流源２５の電流を流し込んだときにそのエミッッタ・ベース間に発生する電圧に対応するデジタル値を減算すると、詳細な説明は省略するが、その値（温度検出データ）は、Ａ×（ＫＴ／ｑ）×ｌｎ（Ｎ）となる。ここで、Ｋはボルツマン常数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の単位電荷である。また、Ａは増幅器２７の増幅度である。従って、制御回路２２において、上記減算を行い、その結果の温度検出データから温度（Ｔ）を導出することで温度検出を行うことができる。なお、ここで説明した温度センサ６及び温度検出回路２３を用いると高精度の温度検出が可能となるが、温度検出はこの構成には限らず行うことができるのは勿論である。

また、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１３_１乃至１３_ｍの電流出力能力が十分ならば、バッファ１４_１乃至１４_ｍを省略することも可能である。

また、本実施形態では液晶表示装置１を説明したが、本発明のガンマ補正回路及び表示装置は、これに限らず、ガンマ補正が必要な表示装置（例えば有機ＥＬ表示装置）に適用することが可能である。

本発明の実施形態に係る表示装置の回路図。 同上のガンマ補正データ出力回路の構成例。 ガンマ特性図。 背景技術の表示装置の回路図。

符号の説明

１ 液晶表示装置（表示装置）
２ ガンマ補正回路
３ ソースドライバ（表示パネルドライバ）
４ 表示パネル
５ 不揮発性メモリ
６ 温度センサ
１１ ガンマ補正データ出力回路
１２_１乃至１２_ｍ レジスタ
１３_１乃至１３_ｍ Ｄ／Ａ変換器

Claims (3)

1. 表示素子の印加電圧と輝度との非線形の相関関係に応じて画像電圧を補正するためにガンマ補正設定電圧を出力するガンマ補正回路であって、
   ダイオード接続のトランジスタにより構成される温度センサと、
   温度センサを用いて検出した温度に応じて複数のガンマ補正データを出力するガンマ補正データ出力回路と、
   複数のガンマ補正データをそれぞれ入力して保持する複数のレジスタと、
   複数のレジスタのデータをそれぞれアナログ電圧に変換してガンマ補正設定電圧を出力する複数のＤ／Ａ変換器と、を備え、
   前記ガンマ補正データ出力回路は、表示パネルの１画面を表示する周期に同期して、
   第１の定電流源と温度センサとの接続、電流能力が第１の定電流源の倍数である第２の定電流源と温度センサとの接続、を切り換えて電流を流したときに温度センサにそれぞれ発生する電圧を、増幅器を介してＡ／Ｄ変換器で変換し、それらのデジタル値を減算することで得られる温度検出データから、温度の検出を行って前記複数のガンマ補正データを前記複数のレジスタに出力するように制御する制御回路を有することを特徴とするガンマ補正回路。
2. 請求項１に記載されたガンマ補正回路において、
   前記制御回路は、ガンマ補正設定電圧調整時に外部から入力したガンマ補正データを出力し、ガンマ補正設定電圧調整後には検出した温度に応じたガンマ補正データを不揮発性メモリから取り出して出力するように制御することを特徴とするガンマ補正回路。
3. 請求項１又は２に記載されたガンマ補正回路と、
   画像データを入力し、それに対応したガンマ補正設定電圧又はそれらの補間電圧を選択することにより、補正された画像電圧を出力する表示パネルドライバと、
   表示パネルドライバからの補正された画像電圧が印加される表示素子を有する表示パネルと、
   複数のガンマ補正データを保存する不揮発性メモリと、
   温度に対応する電気信号を生成してガンマ補正回路に出力する温度センサと、
   を備えることを特徴とする表示装置。

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