JP4456854B2

JP4456854B2 - 液晶表示器の駆動回路及び駆動方法

Info

Publication number: JP4456854B2
Application number: JP2003408494A
Authority: JP
Inventors: 陳政▲こう▼; 沈毓仁; 簡良臣
Original assignee: ▲ぎょく▼瀚科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2023-12-08
Also published as: JP2005172882A

Description

この発明は液晶表示器の駆動回路及び駆動方法に関し、特に参照表装置（look up table, ＬＵＴ）を有してガンマ値の調整可能な液晶表示器の駆動回路及び駆動方法に関する。

液晶表示器は、その軽量、低電力消費及び低輻射などの長所によって、ノートブック型コンピューター、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）などの携帯型電気製品に幅広く使用されている。一方、液晶モニター及び液晶テレビジョンも従来のブラウン管モニターとテレビジョンに取って代わりつつある。しかし、液晶表示器もそれ特有の欠点がある。例えば映像が変わるたび、液晶分子の配列状態を変更しなければならないので画面に遅延が起こる。この問題を改善するためには液晶の反応速度の向上が要求される。

図１を参照する。図１は従来の液晶表示器におけるピクセル電圧と光線透過率Ｖ１のタイミング図である。図１では、ピクセル電圧は実線で、光線透過率Ｖ１は破線で表示されている。液晶表示器のピクセルをデータ電圧Ｃ１からデータ電圧Ｃ２に切り替える場合、液晶分子の特性により充電時に遅延時間が生じるため、液晶分子は１フレーム周期内に、ある一定の角度しか偏向しないので予定の光線透過率に達することができない。図１によれば、フレームＮは１フレーム周期の長さを表わし、フレームＮ＋１、Ｎ＋２…はフレームＮにつぐその次のフレーム周期を表わす。図１における光線透過率Ｖ１曲線が示すように、光線透過率Ｖ１はフレームＮの周期内に予定の透過率に達することができず、フレームＮ＋２の周期で予定の透過率に達する。このような遅延は画面の遅滞をもたらす。

この問題を改善するため、オーバードライブ駆動法が液晶表示器に応用されている。図２を参照する。図２はオーバードライブ駆動法を利用する従来の液晶表示器におけるピクセル電圧と光線透過率Ｖ２のタイミング図である。液晶表示器のピクセルをデータ電圧Ｃ１からデータ電圧Ｃ２に切り替えるとき、オーバードライブデータ電圧Ｃ３を印加することによって液晶分子の反応を加速する。図２によれば、データ電圧Ｃ１がデータ電圧Ｃ２に切り替わる場合、データ電圧Ｃ２より高いオーバードライブデータ電圧Ｃ３を印加することによって液晶分子の反応を加速して、液晶分子が１フレーム周期内に予定角度に偏向して予定の光線透過率に達することができる。図２によれば、光線透過率Ｖ２はフレームＮの周期内に予定の透過率に達している。

従来のオーバードライブ駆動法、例えばアメリカ合衆国特許公開US2002/0050965号では、映像データを保存する簡単なパラメーター表で液晶表示器をオーバードライブする。その簡単なパラメーター表は、各グレイスケール値をその他のグレイスケール値に切り替えるのに必要な一部のデータしか含まない。システム端からの映像データを受信する場合には、内挿などの演算を行ってパラメーター表における値を展開するプロセッサーが必要である。よって、従来のオーバードライブ駆動法は、余分な演算が必要なので、液晶表示器の性能低下をもたらしている。のみならず、前述の文献に液晶表示器のガンマ値の調整についての記述はない。従来の技術によれば、オーバードライブとガンマ値の調整は別々の回路に任せている。こうすると回路が複雑になる。
アメリカ合衆国特許公開US2002/0050965号

この発明は前述の問題を解決するため、ＬＵＴを有してガンマ値の調整可能な液晶表示器の駆動回路及び駆動方法を提供することを課題とする。

この発明は液晶表示器の駆動方法を提供する。該液晶表示器は液晶パネルを含む。該液晶パネルは、複数のスキャンラインと、複数のデータラインと、複数のピクセルとを含み、そのうち各ピクセルは、それぞれ対応するスキャンラインと対応するデータラインとに接続され、各ピクセルは、それぞれ対応するスキャンラインと対応するデータラインとに接続されるスイッチデバイスを具える。液晶パネルにあるピクセルが一フレーム周期内において、あるグレイスケール値からその他のグレイスケール値に切り替わる反応曲線を予め測定し、該反応曲線によって得られた値を用いて作成した基準パラメーター表と、液晶パネルにあるピクセルの種々のガンマ値において、各グレイスケールの調整グレイスケール値を予め測定して、該調整グレイスケール値と前記基準パラメーター表によって作成した複数のパラメーター表とを備えておき、該駆動方法は、（ａ）スキャンラインにスキャン電圧を継続的に印加し、（ｂ）映像信号端から映像データを受信し、（ｃ）映像データを一フレーム周期だけ遅延させて遅延された映像データを生じさせ、（ｄ）ガンマ値によって基準パラメーター表及びパラメーター表から一つを選び、（ｅ）現在の映像データと遅延された映像データによって、選ばれたパラメーター表から出力すべき映像データ値を選び、その選んだ映像データ値によってデータライン電圧を生じさせて対応するデータラインに印加するなどのステップを含む。

この発明は、更にもう一つの液晶表示器の駆動方法を提供する。該駆動方法は、（ａ）スキャンラインにスキャン電圧を継続的に印加し、（ｂ）映像信号端から映像データを受信し、（ｃ）映像データを一フレーム周期だけ遅延させて遅延された映像データを生じさせ、（ｄ）ガンマ値によって複数のパラメーター表から一つを選び、（ｅ）現在の映像データと遅延された映像データによって、選ばれたパラメーター表から出力すべき映像データ値を選び、その選んだ映像データ値によってデータライン電圧を生じさせて対応するデータラインに印加するなどのステップを含む。

この発明によるパラメーター表は、１フレーム周期内に予定のデータ電圧に達するに必要なオーバードライブ電圧を実際に測定してから、またその測定結果を演算して作成したもので、各グレイスケール値をその他のグレイスケール値に切り替えるためのオーバードライブ映像データを含む。ゆえに、この発明では、オーバードライブ時、従来の技術のようにプロセッサーによってパラメーター表を展開せず、パラメーター表を照合するだけで、必要なオーバードライブ映像データが得られる。なお、この発明による駆動回路及び駆動方法では、さまざまなガンマ値と液晶パネル温度に応じて最適なパラメーター表を選択する。かかる装置及び方法の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照にして以下に説明する。

この発明を詳述するために、液晶表示器の動作をまず説明しておく。図３を参照する。図３は液晶表示器の回路図である。図３によれば、液晶表示器３０は液晶パネル３１を含み、液晶パネル３１は複数のスキャンライン３２と、複数のデータライン３４と、複数のピクセル３６を含む。各ピクセル３６はそれぞれ対応するスキャンライン３２とデータライン３４に接続され、それぞれスイッチ装置３８とピクセル電極３９を含む。そのうちスイッチ装置３８は対応するスキャンライン３２とデータライン３４に接続される。液晶表示器３０を駆動するため、スキャン電圧をスキャンライン３２に印加してスイッチ装置３８をオンにしてから、データライン３４を通して、データライン電圧がスイッチ装置３８を経由してピクセル電極３９にデータを書き込む。ゆえに、スキャン電圧をスキャンライン３２に印加してスイッチ装置３８をオンにする場合、データライン３４におけるデータ電圧はスイッチ装置３８を通してピクセル電極３９を充電して液晶分子を偏向させる。スキャンラインにおけるスキャン電圧が消去されたらスイッチ装置３８はオフされ、データライン３４とピクセル３６との電気的接続は切断され、ピクセル電極３９は充電状態を維持する。スキャンライン３２がスイッチ装置３８の開閉を制御することによって、ピクセル電極３９のデータライン３４による充電を制御する。ピクセル３６における液晶分子の偏向角度はスキャンライン３２に対するデータライン電圧によって変化し、種々の透過率を呈することによって、種々の画面を表示する。

図４を参照する。図４は、この発明による駆動回路４０を表わす説明図である。駆動回路４０は、図３における液晶表示器３０を駆動し、映像信号端４２と、メモリーコントローラー４４と、映像メモリー４６と、ＬＵＴ４８と、メモリー５０と、パラメーター表セレクター５４と、データライン駆動回路５６と、温度センサー５８とを含む。この実施例において、映像信号端４２はそれぞれ８ビットの赤、緑、青（ＲＧＢ）三組の映像データをメモリーコントローラー４４とＬＵＴ４８に送信する。各組の映像データはピクセル３６の赤、緑、青三色に対応するそれぞれのグレイスケール値を制御する。各色のグレイスケールは２５６（２の８乗）であるため、ピクセル３６の表示特性を決めるに２４（８×３）ビットの映像データが必要である。

以下はＲＧＢ三組の一組Ｄ８を例にして説明する。映像信号端４２は８ビットの映像データＤ８をメモリーコントローラー４４とＬＵＴ４８に送信する。メモリーコントローラー４４は８ビットの映像データＤ８を映像メモリー４６に送信して保存し、映像データＤ８を１フレーム周期だけ遅延させてから、映像メモリー４６から読み出してＬＵＴ４８に送信する。遅延された映像データＤ８は映像データＤ８’とする。よって、遅延映像データＤ８’は映像データＤ８と異なるフレームに属する。これらの映像データＤ８’、Ｄ８は１フレーム周期の差をおいて映像入力端４２からＬＵＴに入力される。

メモリー５０は複数のパラメーター表５２を保存する。各パラメーター表５２はＬＵＴ４８が液晶パネル３１を駆動するために用いられ、それぞれのガンマ値に対応する。よって駆動回路４０はそれぞれのガンマ値に応じて適切なパラメーター表５２を選び出し、液晶パネル３１を駆動する。そのため、パラメーター表セレクター５４はガンマ値によってメモリー５０の複数のパラメーター表５２から一つを選んでＬＵＴ４８に送信する。

図５を参照する。図５は、図４におけるＬＵＴ４８が利用するパラメーター表６０を表わす説明図である。パラメーター表６０には（２ ^８ ×２ ^８）点の８ビットオーバードライブ映像データ６２が保存され、各オーバードライブ映像データ６２はそれぞれ現在映像データＤ８と遅延映像データＤ８’とのコンビネーションに対応する。ＬＵＴ４８は、現在映像データＤ８と遅延映像データＤ８’によって、パラメーター表セレクター５４によって選ばれたパラメーター表６０から一つの映像データ値６２を選んでデータライン駆動回路５６に送信する。続いて、データライン駆動回路５６は、ＬＵＴ４８からの映像データ値６２によってデータライン電圧を生じさせて、対応するデータラインに印加する。例えば、遅延映像データＤ８’が１２８であり、現在映像データＤ８が１８０である場合は、対応するピクセル３６のグレイスケール値が１２８から１８０に切り替えられることを意味する。この場合、ＬＵＴ４８は現在映像データＤ８と遅延映像データＤ８’によって、パラメーター表６０から値が２１０である映像データ値６２を選び、データライン駆動回路５６は、それに対応するデータライン電圧を生じさせて対応するデータライン３４に印加する。なお、注意すべき点は、選ばれた映像データ値６２は現在映像データＤ８の値を上回る（２１０＞１８０）ことである。これは駆動回路４０がピクセル３６にオーバードライブを行うことを意味する。

従来の駆動回路との相違点はここにある。従来の駆動回路は、プロセッサーで内挿法演算を行ってパラメーター表にある数値を展開するが、この発明による駆動回路４０が使用する各パラメーター表５２の各映像データ値は、メモリー５０に保存されており、展開する必要はない。駆動回路４０が使用する各パラメーター表５２における各映像データ値は実際に液晶パネル３１をはかって得たため、この発明による駆動回路４０は内挿法演算を行わなくても液晶パネル３１を正確にオーバードライブする。そのため、本発明による技術は、従来の技術より優れている。図６を参照する。図６は、図３における液晶パネル３１で実際にはかられた結果を表す反応曲線図である。パラメーター表５２のオーバードライブ映像データを決める前に、液晶パネル３１では、そのピクセル３６を１フレーム周期ｔ内にあるグレイスケール値からその他のグレイスケール値に切り替えるときの反応曲線がはかられる。図６が示しているのは、ピクセル３６をグレイスケール値１２８からその他のグレイスケール値（０〜２５５）に切り替える反応曲線Ｃ０〜Ｃ２５５である。液晶パネル３１を実際にはかれば、ピクセル３６を２５６グレイスケールの間に切り替えるため、図６と同じような反応曲線図は２５６個になる。これらの反応曲線図は、ピクセル３６を、１フレーム周期ｔ内に、グレイスケール値（０〜２５５）からその他のグレイスケール値に切り替えるあらゆる反応曲線を示している。

図７を参照する。図７はパラメーター表５２のオーバードライブデータを決める方法を表す説明図である。ピクセル３６をグレイスケール値１２８から１８０に切り替えるのを例にする。図７に示すように、ピクセル３６のピクセル電極３９にグレイスケール値１８０に対応するデータ電圧を印加すれば、グレイスケール値は１フレーム周期ｔ内に１８０になれないため、ピクセル３６のピクセル電極３９に適切なオーバードライブ電圧を印加しなければならない。ピクセル３６のピクセル電極３９に必要かつ充分のデータ電圧量は図６における反応曲線Ｃ０〜Ｃ２５５から求められる。そのオーバードライブデータの取得方法は以下の通りである。図６においてフレーム周期ｔの垂直線とグレイスケール値が１８０である水平線との交点Ａ（図７による）を求める。反応曲線Ｃ０〜Ｃ２５５にはいずれがＡ点に近いかを確認する。Ａ点に近い反応曲線の対応する映像データ（またはグレイスケール値）は必要なオーバードライブ映像データ値である。

この実施例において、映像データが２１０であるのに対応する反応曲線がＡ点を通過するため、ピクセル３６をグレイスケール値１２８から１８０に切り替えるに必要なオーバードライブデータは２１０であることがわかる。各パラメーター表５０には（２ ^８ ×２ ^８）点のオーバードライブ映像データが保存されており、各オーバードライブ映像データは液晶パネル３１を実際にはかることによって得られる。なお、ピクセル３６のグレイスケール切り替えの過程において、前後両グレイスケール値の差が過大であって（例えば１２８から２５５）１フレーム周期ｔ内に切り替えが完成できないならば、そのオーバードライブデータ値は０または２５５になる。０はグレイスケール値が下がる場合に適用し、２５５はグレイスケール値が上がる場合に適用する。

前述の方法ではかられた図５のようなパラメーター表６０はここで基準パラメーター表とする。その特徴は左上から右下までの対角線欄６４におけるオーバードライブ映像データ６２はすべて対応する遅延映像データＤ８’と対応する映像データＤ８の値に等しいことである。これはパラメーター表６０がガンマ値が調整されていないことを示しており、即ちパラメーター表６０の対応するガンマ値は１であることを示している。図５のパラメーター表６０と比べて、図８はガンマ値の調整済のパラメーター表７０を掲げている。パラメーター表７０と基準パラメーター表６０はいずれもメモリー５０に保存される複数のパラメーター表５２から選ばれる。パラメーター表７０には同じく複数のオーバードライブデータ７２が記録されている。しかし、パラメーター表７０はガンマ値調整済であるため、その対角線欄７４におけるオーバードライブデータ７２は必ずしも対応する遅延映像データＤ８’と対応する映像データＤ８の値に等しいわけではない。なお、パラメーター表７０のオーバードライブデータ７２はパラメーター表６０のオーバードライブデータ６２と部分的関連がある。オーバードライブデータ７２の取得方法は以下の通りである。液晶パネル３１のピクセル３６が特定のガンマ値において、いずれかのグレイスケールの調整グレイスケール値をはかる。パラメーター表７０を例にすれば、対角線欄７４におけるすべてのオーバードライブデータ７２を求めることである。調整グレイスケール値と基準パラメーター表６０によってパラメーター表７０におけるその他のオーバードライブデータ７２を求める。パラメーター表７０における（Ｄ８’、Ｄ８）＝（２、１）というオーバードライブデータ７２を求めるのを例にすれば、対角線欄７４におけるオーバードライブデータ７２から、映像データ値２、１はガンマ値調整されたら３、１となるとわかるため、パラメーター表７０における（Ｄ８’、Ｄ８）＝（２、１）のオーバードライブデータ７２値はパラメーター表６０における（Ｄ８’、Ｄ８）＝（３、１）のオーバードライブデータ６２に等しく、即ち１であるとわかる。その他のガンマ値における各パラメーター表５０も以上と同じ方法で求められる。言い換えれば、各パラメーター表５０の対角線欄にあるオーバードライブデータをはかってから、基準パラメーター表６０と対照してその他のオーバードライブデータが求められる。

なお、液晶パネル３０の液晶分子がデータ電圧によって偏向するとき、その反応時間は液晶パネル３１の温度によって異なるので、液晶表示器３０のさまざまな温度条件下におおける最適な表示効果を求めるため、この発明による駆動回路４０は液晶パネル３１の温度によって適切なパラメーター表を選ぶ。駆動回路４０の作動時、温度センサー５８は液晶パネル３１の温度を感知し、またそれによって温度補償信号Ｓｔを生じさせてパラメーター表セレクター５４に送信する。パラメーター表セレクター５４はガンマ値と温度補償信号Ｓｔに応じて、メモリー５０に保存されるふくすうのパラメーター表５２から一つを選び出してＬＵＴ４８に送信する。こうするとＬＵＴ４８は適切なパラメーター表をもとにして作動する。

以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。

この発明によるパラメーター表は、１フレーム周期内に予定のデータ電圧に達するに必要なオーバードライブ電圧を実際に測定してから、またその測定結果を演算して作成したもので、各グレイスケール値がその他のグレイスケール値に切り替わるためのオーバードライブ映像データを含む。ゆえに、この発明では、オーバードライブ時、従来の技術のようにプロセッサーによってパラメーター表を展開せず、パラメーター表を照合するだけで必要なオーバードライブ映像データを得られる。なお、この発明による駆動回路及び駆動方法はさまざまなガンマ値と液晶パネル温度に応じて最適なパラメーター表を選択する。

従来の液晶表示器におけるピクセル電圧と光線透過率Ｖ１のタイミング図である。オーバードライブ駆動法を利用する従来の液晶表示器におけるピクセル電圧と光線透過率Ｖ２のタイミング図である。液晶表示器の回路図である。この発明による駆動回路を表わす説明図である。図４におけるＬＵＴが利用するパラメーター表を表わす説明図である。図３における液晶パネルが実際にはかられた結果を表す反応曲線図である。パラメーター表のオーバードライブデータの決定方法を表す説明図である。ガンマ値の調整済のパラメーター表である。

符号の説明

３０液晶表示器
３１液晶パネル
３２スキャンライン
３４データライン
３６ピクセル
３８スイッチ装置
３９ピクセル電極
４０駆動回路
４２映像信号端
４４メモリーコントローラー
４６映像メモリー
４８ＬＵＴ
５０メモリー
５２、７０パラメーター表
５４パラメーター表セレクター
５６データライン駆動回路
５８温度センサー
６０基準パラメーター表
６２、７２オーバードライブ映像データ
６４、７４対角線欄

Claims

液晶表示器の駆動方法であって、該液晶表示器は液晶パネルを含み、該液晶パネルは、複数のスキャンラインと、
複数のデータラインと、
複数のピクセルとを含み、そのうち各ピクセルはそれぞれ対応するスキャンラインと対応するデータラインとに接続され、各ピクセルはそれぞれ対応するスキャンラインと対応するデータラインとに接続されるスイッチデバイスを具え、
液晶パネルにあるピクセルが一フレーム周期内において、あるグレイスケール値からその他のグレイスケール値に切り替わるとき、ピクセルのピクセル電極に印加するデータ電圧によってグレイスケール値の時間的な変化を表す反応曲線を予め測定し、該反応曲線によって得られたデータ電圧に対応するグレイスケール値を用いて作成した基準パラメーター表と、
液晶パネルにあるピクセルの種々のガンマ値における各グレイスケール値の調整グレイスケール値と前記基準パラメーター表とに基づいて作成した複数のパラメーター表と、
を備えておき、
該駆動方法は、
（ａ）スキャンラインにスキャン電圧を印加してスキャンし、
（ｂ）映像信号端から映像データを受信し、
（ｃ）映像データを一フレーム周期だけ遅延させて、遅延された映像データを生じさせ、
（ｄ）液晶パネルの温度によって温度補償信号を生じさせ、
（ｅ）ガンマ値と温度補償信号によって基準パラメーター表及びパラメーター表の中から一つの表を選び
（ｆ）現在の映像データと遅延された映像データとによって、前記の選ばれた基準パラメーター表またはパラメーター表から出力するべき映像データ値を選び、その選んだ映像データ値によってデータライン電圧を生じさせて対応するデータラインに印加するステップを含むことを特徴とする液晶表示器の駆動方法。
液晶表示器を駆動する駆動回路であって、該液晶表示器は液晶パネルを含み、該液晶パネルは、
複数のスキャンラインと、
複数のデータラインと、
複数のピクセルとを含み、そのうち各ピクセルはそれぞれ対応するスキャンラインと対応するデータラインとに接続され、各ピクセルはそれぞれ対応するスキャンラインと対応するデータラインとに接続されるスイッチデバイスを具え、
該駆動回路は、
スキャンラインにスキャン電圧を印加してスキャンするためのスキャンライン駆動回路と、
映像データを受信するための映像信号端と、
映像データを保存して一フレーム周期だけ遅延させて出力する映像メモリーと、
液晶パネルにあるピクセルが一フレーム周期内において、あるグレイスケール値からその他のグレイスケール値に切り替わるとき、ピクセルのピクセル電極に印加するデータ電圧によってグレイスケール値の時間的な変化を表す反応曲線を予め測定し、該反応曲線によって得られたデータ電圧に対応するグレイスケール値を用いて作成した基準パラメーター表と、
液晶パネルにあるピクセルの種々のガンマ値における各グレイスケール値の調整グレイスケール値と前記基準パラメーター表とに基づいて作成した複数のパラメーター表と、
該複数のパラメーター表を保存するためのメモリーと、
液晶パネルの温度を感知してそれによって温度補償信号を生じさせる温度センサーと、
ガンマ値と温度補償信号によって、前記予め測定されて作成されメモリーに保存された前記基準パラメーター表または複数のパラメーター表から一つを選ぶためのセレクターと、現在の映像データと遅延された映像データによって、前記の選ばれたパラメーター表から出力するべき映像データ値を選ぶための参照表装置と、
上記の選んだ映像データ値によってデータライン電圧を生じさせて対応するデータラインに印加するためのデータライン駆動回路とを含むことを特徴とする液晶表示器の駆動回路。