JP4646149B2

JP4646149B2 - 液晶表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JP4646149B2
Application number: JP2008002620A
Authority: JP
Inventors: 知幸上田
Original assignee: Toshiba Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2028-01-09
Also published as: JP2009163148A; US20090195494A1

Description

本発明は、表示パネルの周縁部に駆動ＩＣチップが備えられ、白色ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする液晶表示装置、及びその製造方法に関する。

近年、液晶表示装置その他の平面表示装置は、コンピューター用ディスプレイ、テレビ、カーナビゲーション装置、携帯情報端末、携帯電話等に広く利用されている。中でも、各画素電極に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチ素子が電気的に接続されて成るアクティブマトリクス型表示装置は、隣接画素間でクロストークのない良好な表示画像を実現できることから、平面表示装置の主流をなしている。

一般に、アクティブマトリクス型液晶表示装置は画素が配列されて画像表示領域が形成された表示パネルと、この表示パネルに画像信号その他の駆動信号を入力する駆動回路系統とからなる。表示パネルは、マトリクスアレイ基板（以下アレイ基板と呼ぶ）と対向基板とが所定の間隔をなすよう近接配置され、この間隔中に、両基板の表層に設けられた配向膜を介して液晶層が保持されたものである。アレイ基板においては、ガラス等の透明絶縁基板上に、信号線（ソース線）と走査線（ゲート線）とが絶縁膜を介して格子状に配置され、格子の各マス目または各交点に対応して、画素電極及びスイッチング素子が配される。カラー表示を行う場合、各画素電極の配置箇所には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のいずれかの着色層が配置されてそれぞれの色の画素ドットをなす。各画素ドットでは、対向電極との間で画素電極に印加される信号電圧によって液晶層による光変調の程度が制御される。すなわち、各画素ドットにて、面光源装置（バックライトまたはフロントライト）から供給される光の透過率または反射率が制御される。このようにして、これら３色の画素ドットの組（カラー画素）が、各映像フレームにおいて、所定の輝度で所定の色度のカラー表示を行う。

駆動回路系統から表示パネルへの駆動信号の入力は、表示パネルの周縁部に設けられた接続部を通じて行なわれる。一般には、この周縁部に、入力信号を所定のタイミングで制御して出力信号を生成する駆動ＩＣチップが配置される。駆動ＩＣチップは、表示パネルの周縁部に直接実装されるか（ＣＯＧ(Chip On Glass)方式）、または、周縁部に実装されるテープキャリアパッケージ（以下ＴＣＰという）またはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）に搭載される。ポリシリコンタイプのマトリクスアレイ基板にあっては、駆動ＩＣチップを用いる代わりに、アレイ基板の周縁部に、積層及びパターニングにより駆動ＩＣが設けられる。

周縁部の駆動ＩＣは、外部の駆動系統から入力される画像データ信号を所定の変換曲線にしたがって信号電圧に変換し、信号線を通じて各画素電極に供給する。特定の画素電極に信号電圧を供給するタイミングは、走査線を通じてスイッチング素子を作動させるタイミングに合わせる必要がある。そのため、外部の駆動系統から入力されるクロック信号（ＣＬＫ）及び同期信号に基づき、タイミング信号の生成等を行うタイミングコントロール部が備えられる。なお、上記同期信号としては、（１）データイネーブル信号や、（２）垂直同期信号及び水平同期信号や、あるいはまた（１）及び（２）の両信号が用いられる。

表示パネルに重ね合わされる面光源装置としては、冷陰極管等の蛍光管からなるものが広く用いられていたが、近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）の利用が検討されている。発光ダイオード（ＬＥＤ）を面光源装置の光源とする場合、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のものを所定の順で配列するか、または、白色ＬＥＤを用いることとなる。白色ＬＥＤは、エッジライト方式であると導光板の端部に一つまたは複数が配置される。直下式であると、表示パネルの背面側に複数が配列される。

ところがＬＥＤは、個々の製品の色度（色相及び彩度）及び輝度のばらつきが比較的大きい。特に、白色ＬＥＤの場合、製造工程におけるばらつきに起因して色度のばらつきが大きい。そのため、色度及び輝度が所定の狭い範囲内にあるＬＥＤを選別して用いないと、輝度ムラ及び色調ムラを生じてしまう。しかし、このような選別を行うと、選別から外れたＬＥＤが使用できず規格外品となるため、ＬＥＤのコストを上昇させてしまい、結果的に、液晶表示装置のコストを上昇させてしまう。また、ＬＥＤの生産及び供給がひっ迫した場合には、液晶表示装置の生産に、支障を来たし易いものとなってしまう。

そこで、特許文献１においては、白色等のＬＥＤに流す電流の強さ及びデューティー比を調整することにより、ＬＥＤの輝度及び色度を調整することが記載されている。

一方、特許文献２においては、メモリに記憶された「カラー変換テーブル」にしたがって画像データ信号の色度を調整する画像処理部を、駆動系統中に設け、調整された画像データ信号を表示パネル周縁部の駆動ＩＣに入力すること、及び、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色の光量をそれぞれ測定するための３個のセンサを表示パネルの画像表示領域外に設けておき、この測定に基づき「カラー変換テーブル」を補正することが開示されている。
特開２００１−２７２９３８公報特開２００６−９１２３７公報

しかし、特許文献１のように光調整回路を設ける場合、ＬＥＤの発光性能をフルに用いることができず、面光源装置の輝度を充分に高める上で問題がある。

また、特許文献２に示された方法であると、駆動回路系統に画像処理部を追加し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色からなる画像データ信号をまとめて扱う必要があるため、画像処理部の構成が複雑になり、コスト上昇を招く可能性がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、白色ＬＥＤからなる面光源装置を備える液晶表示装置及びその製造方法において、白色ＬＥＤの選別排除を不要とするとともに、液晶表示装置の生産コストをより低減できるようにするものである。

本発明の液晶表示装置は、複数の信号線及び複数の走査線が配列され、これらの交点ごとに、画素電極及びスイッチング素子が設けられてカラー表示を行うための赤、緑または青の画素ドットが形成され、これら画素ドットがマトリクス状に配列された表示パネルと、白色ＬＥＤを光源とし前記表示パネルに光源光を供給する面光源装置と、前記表示パネルの周縁部に備えられ、外部の駆動系統から入力される画像データ信号を所定のガンマ曲線にしたがって信号電圧に変換し、この信号電圧を、外部の駆動系統から入力されるクロック信号及び同期信号に基づき所定のタイミングで前記信号線に供給する駆動ＩＣと、前記ガンマ曲線を決定するデジタルデータを格納する不揮発性メモリとを備える平面表示装置であって、前記駆動ＩＣには、前記ガンマ曲線にしたがう変換を行うための変換回路が、赤、緑及び青の各原色についてそれぞれ独立に設けられ、前記不揮発メモリには、前記ガンマ曲線のデジタルデータが、赤、緑及び青の各原色についてのそれぞれ別個のガンマ曲線を決定するものとして格納され、これら各ガンマ曲線を決定するデジタルデータは、前記白色ＬＥＤの色度の測定結果に基づき、前記白色ＬＥＤごとの色度のバラツキの影響を除くように補正されていることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、複数の信号線及び複数の走査線が配列され、これらの交点ごとに、画素電極及びスイッチング素子が設けられてカラー表示を行うための赤、緑または青の画素ドットが形成され、これら画素ドットがマトリクス状に配列された表示パネルと、白色ＬＥＤを光源とし前記表示パネルに光源光を供給する面光源装置と、前記表示パネルの周縁部に備えられ、外部の駆動系統から入力される画像データ信号を所定のガンマ曲線にしたがって信号電圧に変換し、この信号電圧を、外部の駆動系統から入力されるクロック信号及び同期信号に基づき所定のタイミングで前記信号線に供給する駆動ＩＣと、前記ガンマ曲線を決定するデジタルデータを格納する不揮発性メモリとを備える平面表示装置の製造方法であって、前記駆動ＩＣには、前記ガンマ曲線にしたがう変換を行うための変換回路を、赤、緑及び青の各原色についてそれぞれ独立に設け、前記不揮発メモリには、前記ガンマ曲線のデジタルデータを、赤、緑及び青の各原色についてのそれぞれ別個のガンマ曲線を決定するものとして格納し、これら各ガンマ曲線を決定するデジタルデータは、前記白色ＬＥＤの色度の測定結果に基づき、前記白色ＬＥＤごとの色度のバラツキの影響を除くように補正しておくことを特徴とする。

白色ＬＥＤの選別排除を不要とするとともに、液晶表示装置の生産コストをさらに低減することができる。

本発明の実施形態になる液晶表示装置及びその製造方法について、図１乃至３を用いて説明する。図２の平面的な斜視図には、液晶表示装置１０の全体構成の具体例を示し、図１のブロック図には、Ｘ側駆動ＩＣチップ１の構成を示す。

図１に示すように、Ｘ側駆動ＩＣチップ１には、タイミングコントローラ部１１及びドライバー部１２が含まれる。また、好ましい具体例において、ガンマ変換テーブルγｃｔを格納するＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能なＲＯＭ；Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）１６、及びリファレンス電圧発生回路１７が内蔵される。ドライバー部１２は、シフトレジスタ及びデータレジスタの機能を果たすラッチ回路（シフト／データレジスタラッチ）１３と、ガンマ変換機能付きのデジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ）１４と、出力バッファ１５とからなる。デジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ）１４は、互いに独立である３つの単色ＤＡＣ１４−１，１４−２，１４−３からなり、これらは、それぞれ赤、緑、青の画像データ信号Ｒ，Ｇ，Ｂを信号電圧ＶR，ＶG，ＶBに変換する。単色ＤＡＣ１４−１，１４−２，１４−３は、それぞれ、赤、緑、青の画像データ信号Ｒ，Ｇ，Ｂに対するガンマ変換機能を備える。

液晶表示装置の起動後、タイミングコントローラ部１１には、各色の画像データ信号Ｒ，Ｇ，Ｂ、クロック信号ＣＬＫ、水平同期信号Ｈsyn及び垂直同期信号Ｖsynが、ＦＰＣ４から順次入力される。タイミングコントローラ部１１は、一走査期間に相当する一連の画像データ信号Ｒ，Ｇ，Ｂを、ドライバー部１２のラッチ回路１３の所定格納箇所に順次格納する。また、タイミングコントローラ部１１は、ドライバー部１２の出力バッファ１５に、出力タイミング信号を送信することで、目的画素への書き込み期間（走査線からの電圧印加時）に、信号電圧ＶR，ＶG，ＶBを出力させる。タイミングコントローラ部１１は、さらに、ＥＥＰＲＯＭ１６に格納されているガンマ変換テーブルγｃｔを読み取り、赤、緑、青の各色についてのガンマ変換の係数を、単色ＤＡＣ１４−１，１４−２，１４−３に、それぞれ送信する。

ドライバー部１２では、例えば赤色の画像データ信号を処理する単色ＤＡＣ１４−１は、シフト／データレジスタ・ラッチ１３における赤色の画像データ信号の格納箇所から、一連のデジタル信号を読み取り、赤色に割り当てられたガンマ変換係数に基づくガンマ変換を行う。ガンマ変換の後のデジタル信号値と、リファレンス電圧発生回路１７により得られる１１段階のリファレンス電圧Ｖ0乃至Ｖ10とに基づき、所定の信号電圧ＶRを出力し、出力バッファ１５の所定箇所に書き込む。

以下、図２に基づき、液晶表示装置１０の全体構成の一例を説明する。図示の具体例において、液晶表示装置１０は、画像表示領域２６の対角寸法が７乃至９インチのワイド型（縦横寸法比が約１／２）である。表示パネル２の一長辺（Ｘ側端面２Ａ）に沿って信号線駆動入力のための棚状の接続部（Ｘ側周縁接続部）２４が形成されており、６個のＸ側駆動ＩＣチップ１−１乃至１−６が、ＣＯＧ方式により、このＸ側周縁接続部２４に直接搭載されている。Ｘ側周縁接続部２４には、駆動ＩＣチップ１の搭載箇所よりも外側に、矩形状のＦＰＣ４の出力端子部が実装されている。ＦＰＣ４には、例えばコントローラＩＣ等が搭載される。表示パネル２の一短辺（Ｙ側端面２Ｂ）に沿って、走査線駆動入力のための棚状の接続部（Ｙ側周縁接続部）が形成され、一つのＹ側駆動ＩＣチップ５がＣＯＧ方式により搭載されている。ＦＰＣ４の出力配線４１は、表示パネル２上のＩＣ入力配線２７を通じて、駆動ＩＣチップ１，５への入力バンプに導通しており、駆動ＩＣチップ１，５の出力バンプは、表示パネル２上のＩＣ出力配線２８を通じて、画像表示領域２６内の信号線または走査線に導通している。

表示パネル２の背面側に配置されるバックライトユニット３は、光源としての白色ＬＥＤ３１と、導光板と、これらを収納する樹脂フレームとからなり、図示の具体例で、表示パネル２の他の長辺（Ｘ対向側端面２Ｃ）に沿った箇所に、４つの白色ＬＥＤ３１−１乃至３１−４が備えられている。導光板の端面に沿って配置される白色ＬＥＤ３１は、リフレクタを備えるパッケージ品であるため、ある程度の指向性を有し、Ｘ側端面２Ａの側へと向かって光を出射する。

図３には、Ｘ側駆動ＩＣチップ１ごとに設定されるガンマ曲線の具体例を示す。図示の例では６４階調のデジタル信号を、例えば１００段階のデジタル信号値に変換している。この際、青の画像データ信号Ｂのガンマ曲線については、べき乗関数としたときの指数を比較的大きく設定し、緑の画像データ信号Ｇのガンマ曲線については、ガンマ曲線の指数を比較的小さくして直線に近づけている。

図４には、色温度について説明するためのＩＣＥ色度図を示す。白色ＬＥＤチップを製造するにあたり、例えば青色ＬＥＤと黄色の蛍光体の組み合わせで白色発光を実現している。このような場合、製造条件の微妙なバラツキにより、青傾向が強いものや、黄傾向が強いものが製品の中に少なからず含まれる。すなわち、光の色温度または色度が所定の規格（例えば６０００Ｋ±５００Ｋ）からずれた白色ＬＥＤチップが少なからぬ割合で製造される。図３に示すように、赤、緑、青の各色について互いに独立にガンマ曲線を設定することで、色温度を設定目標値（typ値）に近づける。そのため、規格外のＬＥＤ製品を使用しても、規格内のＬＥＤ製品を用いた場合と同一の色表示を行うことができる。

ガンマ曲線の設定は、白色ＬＥＤ製品（チップまたはパッケージ品）を製造する段階での色度または色温度の実測値に基づいて行い、液晶表示装置の製造段階で、上記ＥＥＰＲＯＭ１６等の不揮発メモリに記憶させておくことができる。

図２に示す具体例のように、複数の白色ＬＥＤ３１が用いられ、ある画素領域に複数の白色ＬＥＤ３１からの光源光が供給される場合、適宜、光源光の混合割合を勘案して、各色のガンマ曲線を決定し、このガンマ曲線を決める係数をＥＥＰＲＯＭ１６等の不揮発メモリに格納しておくことができる。また、複数のＸ側駆動ＩＣチップ１が用いられる場合、Ｘ側駆動ＩＣチップ１ごとに、最適のガンマ曲線を決定し、この曲線を決定する係数を不揮発メモリに格納しておくことができる。このような照明光の色温度の補正を行うならば、画像表示領域２６の全面に白表示を行った場合にも、色温度のムラを、視認できない程度にまで小さくすることができる。

以上の説明においては、表示パネルに赤、緑、青の画素ドットのみが配列されるとして説明したが、赤、緑、青に加えて白の画素ドットが配列される場合も、上記と同様にして照明光の色温度のバラツキを補償することができる。また、Ｘ側の駆動ＩＣがＣＯＧ方式で実装される駆動ＩＣチップであるとして説明したが、表示パネルの周縁部に、画素領域内のＴＦＴと同時に形成されるものであっても良く、また、ＴＣＰ等のフレキシブル配線上に実装されるものであっても全く同様である。また、ガンマ変換のための係数または変換テーブルを格納する不揮発メモリは、ＦＰＣ４上その他に搭載するフラッシュメモリ等であっても全く同様である。

本発明の一実施形態になる液晶表示装置の要部をなす駆動ＩＣチップの構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態になる液晶表示装置の全体構成の具体例を模式的に示す平面的な斜視図である。各原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のガンマ曲線の例を示すグラフである。色温度について説明するためのＩＣＥ色度図である。

符号の説明

１Ｘ側駆動ＩＣチップ１０液晶表示装置１１タイミングコントローラ部
１２ドライバー部１３ラッチ回路
１４ガンマ変換機能付きのデジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ）
１４−１, １４−２, １４−３各原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）用のガンマ変換−ＤＡＣ
１５出力バッファ１６ＥＥＰＲＯＭ１７リファレンス電圧発生回路
２表示パネル２ＡＸ側の端面２ＢＹ側の端面
２ＣＸ対向側の端面２４棚状接続部２６画像表示領域
２７ＩＣ入力配線２８ＩＣ出力配線３バックライトユニット
３１白色ＬＥＤ４ＦＰＣ４１ＦＰＣ出力配線
５Ｙ側の駆動ＩＣチップ

Claims

複数の信号線及び複数の走査線が配列され、これらの交点ごとに、画素電極及びスイッチング素子が設けられてカラー表示を行うための赤、緑または青の画素ドットが形成され、これら画素ドットがマトリクス状に配列された表示パネルと、
白色ＬＥＤを光源とし前記表示パネルに光源光を供給する面光源装置と、
前記表示パネルの周縁部に備えられ、外部の駆動系統から入力される画像データ信号を所定のガンマ曲線にしたがって信号電圧に変換し、この信号電圧を、外部の駆動系統から入力されるクロック信号及び同期信号に基づき所定のタイミングで前記信号線に供給する駆動ＩＣと、
前記ガンマ曲線を決定するデジタルデータを格納する不揮発性メモリとを備える平面表示装置であって、
前記駆動ＩＣには、前記ガンマ曲線にしたがう変換を行うための変換回路が、赤、緑及び青の各原色についてそれぞれ独立に設けられ、
前記不揮発メモリには、前記ガンマ曲線のデジタルデータが、赤、緑及び青の各原色についてのそれぞれ別個のガンマ曲線を決定するものとして格納され、これら各ガンマ曲線を決定するデジタルデータは、前記白色ＬＥＤの色度の測定結果に基づき、前記白色ＬＥＤごとの色度のバラツキの影響を除くように補正されていることを特徴とする液晶表示装置。
複数の信号線及び複数の走査線が配列され、これらの交点ごとに、画素電極及びスイッチング素子が設けられてカラー表示を行うための赤、緑または青の画素ドットが形成され、これら画素ドットがマトリクス状に配列された表示パネルと、
白色ＬＥＤを光源とし前記表示パネルに光源光を供給する面光源装置と、
前記表示パネルの周縁部に備えられ、外部の駆動系統から入力される画像データ信号を所定のガンマ曲線にしたがって信号電圧に変換し、この信号電圧を、外部の駆動系統から入力されるクロック信号及び同期信号に基づき所定のタイミングで前記信号線に供給する駆動ＩＣと、
前記ガンマ曲線を決定するデジタルデータを格納する不揮発性メモリとを備える平面表示装置の製造方法であって、
前記駆動ＩＣには、前記ガンマ曲線にしたがう変換を行うための変換回路を、赤、緑及び青の各原色についてそれぞれ独立に設け、
前記不揮発メモリには、前記ガンマ曲線のデジタルデータを、赤、緑及び青の各原色についてのそれぞれ別個のガンマ曲線を決定するものとして格納し、これら各ガンマ曲線を決定するデジタルデータは、前記白色ＬＥＤの色度の測定結果に基づき、前記白色ＬＥＤごとの色度のバラツキの影響を除くように補正しておくことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
前記変換回路が、前記画像データ信号を前記信号電圧に変換するデジタル−アナログ変換回路であり、前記不揮発メモリが、電気的に書き換え可能なROM（EEPROM）であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。