JP4877477B2 - 表示駆動装置及びその駆動制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示駆動装置及びその駆動制御方法に関し、特に、ブライト設定機能（明るさ調整機能）を備えた液晶表示装置に適用可能な表示駆動装置及びその駆動制御方法に関する。

近年、大型の映像機器やパーソナルコンピュータをはじめ、携帯電話やデジタルスチルカメラ等の携帯可能な電子機器に至るまで、各種の情報を表示するための表示装置として液晶表示装置が広く普及している。液晶表示装置は、周知のように、表示パネルを構成するガラス基板等からなる一対の基板間に液晶が封入され、各基板の対向面側に画素の配列に対応して設けられた個別の画素電極と、各画素電極に共通に対向して設けられた対向電極（コモン電極）との間に、映像信号に応じた電位差を生じさせることにより、液晶分子の配向状態を変化させて所望の表示階調を実現し、画像情報を表示するものである。

ここで、従来技術における液晶表示装置の駆動制御方法について簡単に説明する。
図７は、従来技術における液晶表示装置の駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。
液晶表示装置の駆動制御方法は、図７に示すように、所定の動作期間（例えば１フィールド期間）ごとに、各画素電極に印加される映像信号に基づく表示信号（表示信号電圧）Ｖsigを、表示信号センターレベルＶsigcに対して信号極性が反転するように制御する。

このとき、各画素電極に対向して共通に設けられた対向電極に印加されるコモン信号（対向信号電圧）Ｖcomも、表示信号Ｖsigの極性反転周期（１フィールド期間）に同期して、該コモン信号Ｖcomの中心電圧（コモン信号中心電圧）Ｖcomcに対して信号極性が反転するように制御するとともに、上記表示信号Ｖsigの信号極性とは反転関係となるように電圧レベルを設定することにより、各画素の液晶に印加される電圧極性が、動作期間ごとに反転動作を繰り返すように制御されて、液晶が交流駆動される（コモン反転駆動法）。これによれば、液晶に直流電圧が継続して印加される現象を回避して、表示パネルの焼き付きや画質の劣化を抑制することができる。

ところで、液晶の透過率（光透過特性）には、視野角依存性があり、表示パネルを見る角度によって表示画面の明るさが変化して、表示された画像情報の視認性が異なるという問題を有している。そのため、各画素の液晶に印加される直流電圧レベル（ＤＣレベル）を表示階調の全域にわたり変化（上昇又は下降）させることにより（表示パネルの背面側にバックライトを備えた透過型の液晶表示装置においては、バックライトの発光輝度を変化させることなく）、表示画面の明るさを調整するブライト設定機能（明るさ調整機能）を備えた液晶表示装置が知られている。

ブライト設定機能（ブライト設定方法）は、概略、表示画面の明るさ（又は暗さ）を設定するためのブライトレジスタに任意のレベルのブライト設定値を設定することにより、上述した画素電極に印加される表示信号Ｖsigと対向電極に印加されるコモン信号Ｖcomとの電圧差（すなわち画素への書込電圧であって、液晶に印加される電圧である）を変化させて表示画面の明るさを調整するものである。

図８は、従来技術におけるコモン信号の発生回路の一例を示す回路構成図である。また、図９は、従来技術におけるブライト設定機能（明るさ調整方法）の一例を示す概念図であり、図１０は、図９に示したブライト設定機能における表示信号とコモン信号との電圧レベルの関係を示す概念図である。図１１は、従来技術におけるブライト設定機能（明るさ調整方法）の他の例を示す概念図であり、図１２は、図１１に示したブライト設定機能における表示信号とコモン信号との電圧レベルの関係を示す概念図である。図９、図１１においては、ブライト設定値（横軸）に対する各信号の電圧レベル（縦軸）の関係を示す。ここでは、６ビットのブライトレジスタ（ブライト設定値［５：０］）を用いて、ノーマリーホワイトの表示パネルにおいて６４段階（１６進法の表記では「０」〜「３Ｆ」）の明るさ調整を行う場合を一例として示す。

まず、表示パネルの対向電極に印加されるコモン信号Ｖcomについて説明する。コモン信号Ｖcomは、例えば図８に示すような回路構成において、まず、電源電圧ＶＤＤＡ及び接地電位ＧＮＤに基づいて駆動するアンプＡＭＰにより基準電圧ＣＯＭＲＥＦを増幅してコモン電源電圧ＶＶcomを生成し、当該コモン電源電圧ＶＶcom及び接地電位ＧＮＤに基づいて駆動するインバータＩＮＶにより極性反転信号ＰＯＬ又はこれに同期する（同位相の）信号を反転処理して、コモン電源電圧ＶＶcomと接地電位ＧＮＤ間の振幅を有する矩形波からなるコモン基準信号ＣＯＭＯＵＴを生成する。容量素子を介して（容量カップリングして）、このコモン基準信号ＣＯＭＯＵＴを取り出し、所定の直流電圧成分ＣＯＭＤＣを印加することにより所定の振幅及び電圧レベルを有するコモン信号Ｖcomが生成される。すなわち、コモン信号Ｖcomは、コモン電源電圧ＶＶcomにより、極性反転動作における振幅（電圧範囲）が規定される。
（なお、ここでは、振幅とは、電圧波形の最低値と最高値の間の差を示す厳密には波高値としての意味で用いている。以下でも同様である。）

ブライト設定機能の一例は、図９に示すように、図８に示したコモン電源電圧ＶＶcomをブライト設定値に応じて変化させることにより、コモン信号Ｖcomの極性反転動作における振幅（電圧範囲）を変化させ、当該コモン信号Ｖcomに対する表示信号Ｖsigの相対的な電圧レベル（すなわち表示信号Ｖsigとコモン信号Ｖcomとの電圧差）を表示階調の全域において上昇又は下降させて表示画面の明るさを変化させる。この手法を便宜的に「第１の設定方法」と記す。

ここで、表示信号Ｖsigの電圧範囲（極性反転動作における振幅及びその電圧レベル）は、ブライト設定値に関わらず一定に固定されており、図９においては、表示信号Ｖsigの非反転状態及び反転状態における上限側の電圧レベルＶＲＨ１、ＶＲＨ２が例えば３．６Ｖ、また、同下限側の電圧レベルＶＲＬ１、ＶＲＬ２が例えば０．１Ｖに設定されている（すなわち振幅は０．１〜３．６Ｖ）。また、コモン電源電圧ＶＶcomは、ブライト設定値に応じて変化させる必要があるため、その最大電圧値が例えば６．０Ｖに設定されている。

この手法においては、図９に示すように、ブライト設定値を高く（明るい側に）設定すると、コモン電源電圧ＶＶcomの電圧レベルが低下して、図１０（ｂ）に示すように、ブライト設定値を低く（暗い側に）設定した場合（図１０（ａ））に比較して、コモン信号Ｖcomの極性反転動作における振幅（上限側の電圧レベルＶcom（Ｈ）と下限側の電圧レベルＶcom（Ｌ）間の電圧範囲）が小さくなり、各極性のコモン信号Ｖcom（Ｖcom（Ｈ）、Ｖcom（Ｌ））に対する表示信号Ｖsigの相対的な電圧レベル（すなわち液晶に印加される電圧；書込電圧）が小さくなるため、表示画面が明るくなる。なお、図１０においては、表示信号Ｖsigにより１２８階調（１６進法の表記では「Ｄ００ｈ」〜「Ｄ７Ｆｈ」）の表示を行う場合を一例として示す。

また、ブライト設定機能の他の例は、図１１に示すように、各画素電極に印加される表示信号Ｖsigの電圧レベルをブライト設定値に応じて変化させることにより、コモン信号Ｖcomに対する表示信号Ｖsigの相対的な電圧レベル（すなわち表示信号Ｖsigとコモン信号Ｖcomとの電圧差）を表示階調の全域において上昇又は下降させて表示画面の明るさを変化させる。この手法を便宜的に「第２の設定方法」と記す。

ここで、図８に示したような回路構成において、コモン信号Ｖcomを生成するためのコモン電源電圧ＶＶcomを一定に設定することにより、コモン信号Ｖcomの極性反転動作における振幅（電圧範囲）及びその電圧レベルが一定に固定されている。また、表示信号Ｖsigの電圧範囲（極性反転動作における振幅）も一定に固定されている。

この手法においては、図１１に示すように、ブライト設定値を高く（明るい側に）設定すると、表示信号Ｖsigの電圧レベルが非反転状態（上限側の電圧レベルＶＲＨ１、下限側の電圧レベルＶＲＬ１；コモン信号Ｖcomは下限側Ｖcom（Ｌ））では表示階調の全域において下降し、反転状態（上限側の電圧レベルＶＲＨ２、下限側の電圧レベルＶＲＬ２；コモン信号Ｖcomは上限側Ｖcom（Ｈ））では表示階調の全域において上昇して、図１２（ｂ）に示すように、ブライト設定値を低く（暗い側に）設定した場合（図１２（ａ））に比較して、各極性のコモン信号Ｖcom（Ｖcom（Ｈ）、Ｖcom（Ｌ））に対する表示信号Ｖsigの相対的な電圧レベル（すなわち液晶に印加される電圧；書込電圧）が小さくなるため、表示画面が明るくなる。

このような各種のブライト設定機能は、液晶表示装置を搭載した電子機器の使用者が手動により任意のタイミングで任意のブライト設定値を設定することにより実行されるものであってもよいし、所定のプログラムを実行することにより、例えば、周囲の環境照度等に応じて所定のブライト設定値を設定することにより自動的に実行されるものであってもよい。
なお、上述したような液晶表示装置のブライト設定機能（明るさ調整機能）については、例えば特許文献１等にその一例が記載されている。

特開２００１−２６５３００号公報 （第３頁、第６頁、図５、図１４）

上述した各種のブライト設定機能のうち、コモン信号Ｖcomの振幅（電圧範囲）を変化させて画素（液晶）に書き込む電圧を変化させる手法（第１の設定方法）においては、表示信号Ｖsigの電圧範囲（極性反転動作における振幅及びその電圧レベル）を、例えば０．１〜３．６Ｖの低電圧の一定範囲に設定することができるので、表示信号Ｖsigを生成するための電源として例えば３．７Ｖ程度の比較的低電圧の電源電圧（表示信号電源ＶＶsig）を用いた低電圧プロセスで生成することができる。

これに対して、コモン信号Ｖcomは、表示信号Ｖsigよりも広い電圧範囲を有している必要があり、さらに、コモン信号Ｖcomの振幅（電圧範囲）をブライト設定値に応じて変化させる必要があるため、コモン信号Ｖcomを生成するためのコモン電源電圧ＶＶcomとして例えば６Ｖ程度の最高電圧が必要となる。そのため、図８に示したような回路構成において、コモン電源電圧ＶＶcomを生成するために例えば６．５Ｖ程度の比較的高電圧の電源電圧ＶＤＤＡを用いた高電圧プロセスを適用しなければならず、表示信号生成側とコモン信号生成側とで個別の電源回路を設ける必要が生じ、装置規模の大型化や製品コストの上昇を招くという問題を有していた。

一方、表示信号Ｖsigの電圧レベルを変化させて画素（液晶）に書き込む電圧を変化させる手法（第２の設定方法）においては、ブライト設定値に応じて変更される表示信号Ｖsigの電圧レベルを、コモン信号Ｖcomの振幅の範囲内（Ｖcom（Ｌ）〜Ｖcom（Ｈ））で設定することにより、コモン信号Ｖcomを生成するためのコモン電源電圧ＶＶcom（例えば５．０Ｖ程度）を、表示信号Ｖsigを生成するための電源電圧（表示信号電源ＶＶsig）を用いて生成することができ、上述した第１の設定方法における電源回路の問題を解消することができる。これにより、表示信号生成側とコモン信号生成側とで共通する電源回路を適用することができ、装置規模を小型化して製品コストを低減することができる。

しかしながら、このような第２の設定方法においては、表示信号Ｖsigとコモン信号Ｖcomを生成するために共通に用いられる電源電圧（表示信号電源ＶＶsig）が比較的低く（コモン電源電圧ＶＶcom（５．０Ｖ程度）と略同等の電圧に）設定されているため、ブライト設定可能範囲を広く設けて表示画面の明るさレベルの調整幅を広くしようとした場合であっても、図１１に示すように、表示信号Ｖsigの振幅（電圧範囲）の上限側の電圧レベルＶＲＨ１、ＶＲＨ２、又は、下限側の電圧レベルＶＲＬ１、ＶＲＬ２が表示信号電源ＶＶsig（≒コモン電源電圧ＶＶcom）や接地電位ＧＮＤに制約されて、ブライト設定（明るさ調整）が可能な範囲が狭くなってしまう（設定不可範囲が発生する）という問題を有していた。

すなわち、表示信号Ｖsigの振幅（電圧範囲）は、その上限側の電圧レベルＶＲＨ１、ＶＲＨ２を表示信号電源ＶＶsig（≒コモン電源電圧ＶＶcom）以上、及び、下限側の電圧レベルＶＲＬ１、ＶＲＬ２を接地電位ＧＮＤ以下に設定することができない（頭打ち状態となる）ため、図１１に示すように、表示画面が充分明るい範囲、又は、充分暗い範囲での明るさレベルの調整が不可能となって、表示画面の視認性を十分確保することができなくなるという問題を有している。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、電源回路の小型化を図りつつ、より広いブライト設定範囲を実現して、表示画面の視認性を向上させることができる表示駆動装置及びその駆動制御方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、絶縁性の基板上に２次元配列された複数の画素電極と、前記画素電極の各々に対向して配置された共通の対向電極と、前記画素電極の各々に接続されたスイッチング素子と、からなる表示パネルを備え、前記対向電極に所定の周期で信号極性が反転するコモン信号を印加するとともに、前記画素電極の各々に前記コモン信号とは逆位相の表示信号を印加して、前記画素電極の各々と前記対向電極との間の液晶を制御し、前記表示パネルに所望の表示階調で画像情報を表示する表示駆動装置において、前記表示パネルの画面の明るさを調整する明るさ調整手段を有し、前記明るさ調整手段は、少なくとも、前記画面の明るさを調整するための設定値に応じて、前記コモン信号の極性反転動作における振幅を変化させる第１の調整部と、前記設定値に応じて、前記表示信号の極性反転動作における電圧レベルを変化させる第２の調整部と、前記設定値に応じて、前記第１の調整部又は前記第２の調整部を選択的に動作させる制御部と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の表示駆動装置において、前記表示駆動装置は、前記コモン信号及び前記表示信号を生成するための電源電圧を発生する単一の電源回路により構成されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の表示駆動装置において、前記第１の調整部は、前記コモン信号の振幅を規定する電圧範囲を、前記表示信号を生成するための前記電源電圧の範囲内で変化させることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の表示駆動装置において、前記制御部は、前記設定値の設定範囲のうち、前記画面を特定の明るさに調整する特定値において、前記第１の調整部と前記第２の調整部の動作を切り換えることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の表示駆動装置において、前記特定値は、前記第２の調整部により変化する前記表示信号の電圧レベルが、前記表示信号を生成するための電源電圧により制限される状態における前記画面の明るさに対応する前記設定値であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、絶縁性の基板上に２次元配列された複数の画素電極と、前記画素電極の各々に対向して配置された共通の対向電極と、前記画素電極の各々に接続されたスイッチング素子と、からなる表示パネルを備え、前記対向電極に所定の周期で信号極性が反転するコモン信号を印加するとともに、前記画素電極の各々に前記コモン信号とは逆位相の表示信号を印加して、前記画素電極の各々と前記対向電極との間の液晶を制御し、前記表示パネルに所望の表示階調で画像情報を表示する表示駆動装置の駆動制御方法において、前記表示パネルの画面の明るさを調整するための設定値に応じて、前記コモン信号の極性反転動作における振幅を変化させる第１の調整動作と、前記表示信号の極性反転動作における電圧レベルを変化させる第２の調整動作と、を選択的に実行させることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の表示駆動装置の駆動制御方法において、前記第１の調整動作における前記コモン信号の振幅を規定する電圧範囲は、前記表示信号を生成するための電源電圧の範囲内で設定されることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項６記載の表示駆動装置の駆動制御方法において、前記設定値の設定範囲のうち、前記画面を特定の明るさに調整するための特定値において、前記第１の調整動作と前記第２の調整動作を切り換えることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の表示駆動装置の駆動制御方法において、前記特定値は、前記第２の調整動作により変化する前記表示信号の電圧レベルが、前記表示信号を生成するための電源電圧により制限される状態における前記画面の明るさに対応する前記設定値であることを特徴とする。

本発明に係る表示駆動装置及びその駆動制御方法によれば、単一の電源回路から取り出される基準電圧（電源電圧）を用いて、表示パネルの各画素電極に印加される表示信号及び対向電極に印加されるコモン信号の振幅及び電圧レベルが設定され、また、特定値以下のブライト設定範囲（通常状態）においては、コモン信号の振幅を固定して、ブライト設定値に応じて表示信号の電圧レベルを変化させることにより、表示信号とコモン信号との電圧差を表示階調の全域において上昇又は下降させて表示画面の明るさを調整するブライト設定方法（第２の調整動作）を採用し、当該表示信号の電圧レベルが、表示信号電源（又はコモン電源電圧）の電源電圧により制約される範囲では、表示信号の電圧レベルを固定して、ブライト設定値に応じてコモン信号の振幅（電圧範囲）を変化させることにより、表示信号とコモン信号との電圧差を表示階調の全域において上昇又は下降させて表示画面の明るさを調整するブライト設定方法（第１の調整動作）に切り換えるようにしているので、電源回路を共通化して装置規模の小型化及び製品コストの抑制を図りつつ、ブライト設定範囲を比較的広く設定して表示画面が充分明るい範囲においても明るさレベルの調整を行うことができ、表示画面の視認性を十分確保することができる表示装置を実現することができる。

以下、本発明に係る表示駆動装置及びその駆動制御方法について、実施の形態を示して詳しく説明する。
まず、本発明に係る表示駆動装置を適用した表示装置（液晶表示装置）の全体構成について説明する。
図１は、本発明に係る表示駆動装置を適用した表示装置の一例を示す概略ブロック図である。

図１に示すように、本発明に係る表示駆動装置が適用される表示装置（液晶表示装置）１００は、概略、複数の表示画素（液晶画素）Ｐｘが行方向及び列方向に２次元配列された表示パネル（液晶表示パネル）１１０と、各行の表示画素Ｐｘを順次走査して選択状態に設定する走査ドライバ（ゲートドライバ）１２０と、上記選択状態に設定された行の表示画素Ｐｘに映像信号に基づく表示信号を供給するデータドライバ（ソースドライバ）１３０と、後述する表示信号生成回路１５０から供給されるタイミング信号に基づいて、上記走査ドライバ１２０及びデータドライバ１３０の動作状態を制御して、表示パネル１１０に映像信号に応じた所定の画像情報を表示するための制御信号（水平制御信号、垂直制御信号等）を生成して出力するＬＣＤコントローラ（明るさ調整手段（第１の調整部）、制御部）１４０と、映像信号から各種タイミング信号（水平同期信号、垂直同期信号、システムクロック信号等）を抽出、又は、生成してＬＣＤコントローラ１４０に出力するとともに、当該映像信号から輝度信号からなる階調データを生成してデータドライバ１３０に出力する表示信号生成回路（明るさ調整手段（第２の調整部）、制御部）１５０と、を備えている。

ここで、表示パネル１１０は、対向する透明な絶縁性基板間に、行列方向に互いに直交するように配設された複数の走査ラインＳＬ及び複数のデータラインＤＬと、該走査ラインＳＬ及びデータラインＤＬの各交点近傍に配置された複数の表示画素Ｐｘと、を備えている。各表示画素（液晶画素）Ｐｘは、液晶容量（画素容量）Ｃlcを構成する画素電極とデータラインＤＬ間に電流路（ドレイン−ソース）が接続され、走査ラインＳＬに制御端子（ゲート）が接続された画素トランジスタ（薄膜トランジスタ；スイッチング素子）ＴＦＴと、各表示画素Ｐｘの画素電極に対向して設けられた共通（単一）の対向電極（コモン電極）と各画素電極間に充填、保持された液晶分子からなる液晶容量（画素容量）Ｃlcと、該液晶容量Ｃlcに並列に接続され、他端側に所定電圧Ｖcs（例えば、コモン信号Ｖcom）が印加された補助容量（蓄積容量）Ｃcsと、を備えた周知の構成を有している。

走査ドライバ１２０は、表示パネル１１０の行方向に配設された各走査ラインＳＬに接続され、ＬＣＤコントローラ１４０から供給される垂直制御信号に基づいて、各走査ラインＳＬに走査信号を順次印加して、当該行の表示画素Ｐｘを選択状態に設定する。
データドライバ１３０は、表示パネル１１０の列方向に配設された各データラインＤＬに接続され、ＬＣＤコントローラ１４０から供給される水平制御信号に基づいて、表示信号生成回路１５０から供給される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）各色の階調データ（反転映像信号）を１行単位で取り込んで保持し、上記走査ドライバ１２０により選択状態に設定された行の表示画素Ｐｘに対して、当該保持した階調データに応じた信号電圧を有する表示信号を、各データラインＤＬを介して一括して供給する。

ＬＣＤコントローラ１４０は、例えば、液晶表示装置の外部から供給される映像信号（コンポジットビデオ信号）から抽出された水平同期信号、垂直同期信号及びシステムクロック等の各種タイミング信号に基づいて、水平制御信号及び垂直制御信号、極性反転信号ＰＯＬを生成して、各々、走査ドライバ１２０及びデータドライバ１３０、表示信号生成回路１５０に供給する。

また、ＬＣＤコントローラ１４０は、上記極性反転信号ＰＯＬに基づいて信号極性が設定されたコモン信号Ｖcomを内部で生成して、表示パネル１１０に２次元配列された各表示画素Ｐｘに共通して設けられた対向電極に印加する。ここで、コモン信号Ｖcomは、上述した従来技術において説明したように、上記データドライバ１３０により各表示画素Ｐｘの画素電極に印加される表示信号Ｖsigに対して、信号極性が反転関係（逆位相）となるように設定されるとともに、当該表示信号Ｖsigと同期して所定の周期で信号極性が反転するように制御される（図７参照）。なお、このようなコモン信号Ｖcomの駆動部は、本実施形態のように、ＬＣＤコントローラ１４０の内部に備えるものであってもよいし、ＬＣＤコントローラ１４０の外部に独立して設けるものであってもよい。

さらに、本発明特有の機能として、ＬＣＤコントローラ１４０は、手動又は自動で設定されるブライト設定値に応じて（特に、表示画面を充分明るく調整するブライト設定値の範囲において）、上記コモン信号Ｖcomの振幅（電圧範囲）を変化させて、各表示画素Ｐｘの液晶容量Ｃlcに印加される電圧（表示信号Ｖsigとコモン信号Ｖcomとの電圧差）を表示階調の全域において上昇又は下降させ、液晶の透過率を変化させて映像信号に応じた画像情報が表示される表示パネル１１０の表示画面の明るさを調整（ブライト設定）する制御を行う。

表示信号生成回路１５０は、例えば、表示装置１００の外部から供給される映像信号（コンポジットビデオ信号等）から水平同期信号、垂直同期信号及びコンポジット同期信号を抽出して、ＬＣＤコントローラ１４０に供給するとともに、所定の表示信号生成処理（ペデスタルクランプ、クロマ処理等）を実行して、映像信号に含まれるＲ、Ｇ、Ｂ各色の輝度信号を抽出し、上記ＬＣＤコントローラ１４０から供給される極性反転信号ＰＯＬに基づいて所定の周期で信号極性を反転処理して、階調データ（反転映像信号）としてデータドライバ１３０に出力する。ここで、階調データは、上述したように、データドライバ１３０を介して各表示画素Ｐｘの画素電極に印加される表示信号Ｖsigの信号極性が、対向電極（コモン電極）に印加されるコモン信号Ｖcomに対して反転関係（逆位相）となるように設定される。

また、本発明特有の機能として、表示信号生成回路１５０は、手動又は自動で設定されるブライト設定値に応じて（特に、上記ＬＣＤコントローラ１４０においてコモン信号Ｖcomの振幅を変化させることより表示画面の明るさが調整されるブライト設定値の範囲を除く範囲において）、上記階調データの電圧レベル（実質的には、表示信号Ｖsigの電圧レベル）を変化させて、各表示画素Ｐｘの液晶容量Ｃlcに印加される電圧（表示信号Ｖsigとコモン信号Ｖcomとの電圧差）を表示階調の全域において上昇又は下降させ、液晶の透過率を変化させて映像信号に応じた画像情報が表示される表示パネル１１０の表示画面の明るさを調整（ブライト設定）する制御を行う。

このような構成を有する表示装置１００において、ＬＣＤコントローラ１４０から供給される水平制御信号に基づいて、データドライバ１３０により表示パネル１１０の１行分の階調データが順次取り込み保持される。一方、ＬＣＤコントローラ１４０から供給される垂直制御信号に基づいて、走査ドライバ１２０により表示パネル１１０に配設された各走査ラインＳＬに走査信号を順次印加して各行の表示画素Ｐｘを選択状態に設定する。そして、データドライバ１３０は、各行の表示画素Ｐｘの選択タイミングに同期して、上記保持した階調データに対応する表示信号Ｖsigを、各データラインＤＬを介して各表示画素Ｐｘの画素電極に一斉に供給する。また、各表示画素Ｐｘに共通に設けられた対向電極にはコモン信号Ｖcomが印加される。

ここで、表示画素Ｐｘに印加される表示信号Ｖsig及びコモン信号Ｖcomは、各々、極性反転信号ＰＯＬに基づいて所定の同一周期で信号極性が反転するように制御されるとともに、表示信号Ｖsig及びコモン信号Ｖcomの信号極性が相互に反転関係となるように電圧レベルが設定されることにより、各表示画素Ｐｘの液晶が交流駆動される。このような一連の動作を、１画面分の各行に対して繰り返し実行することにより、映像信号に基づく所望の画像情報が液晶表示パネル１１０に表示される。

次に、上述した表示装置において、本発明に特有のブライト設定機能に関連する構成について具体的に説明する。
図２は、本発明に係る表示駆動装置（ブライト設定機能部）の一実施形態を示す概略ブロック図であり、図３は、本実施形態に係る表示駆動装置（ブライト設定機能部）の一具体例を示す回路構成図である。また、図４は、本実施形態に係る表示駆動装置（ブライト設定機能部）による表示信号の振幅及び電圧レベルの設定方法の一例を示す概念図である。ここで、上述した表示装置（液晶表示装置）と同等の構成については、同一の符号を付して説明する。

本実施形態に係る表示駆動装置（ブライト設定機能部）は、概略、図２に示すように、表示パネル１１０の対向電極に印加するコモン信号Ｖcomを生成するコモン信号生成部ＣＭＧと、映像信号に基づいてデータドライバ１３０に供給される階調データを生成する階調データ生成部ＧＲＤと、を備え、共通の基準電圧発生回路１０から双方に複数段の基準電圧ＶＣが供給されるように構成されている。ここで、図１に示した表示装置１００において、コモン信号生成部ＣＭＧは、ＬＣＤコントローラ１４０の内部に設けられ、階調データ生成部ＧＲＤは、表示信号生成回路１５０の内部に設けられる。なお、基準電圧発生回路１０を含む電源回路については、図１においては図示を省略した。

基準電圧発生回路１０は、例えば図３に示すように、複数の抵抗素子Ｒ１、Ｒ２、・・・を直列に接続した周知の抵抗ラダー回路を備え、各抵抗素子間の接続接点から高電位電源ＶＳＲＥＦと低電位電源ＶＳＳ（接地電位ＧＮＤ）間の電圧を抵抗分割した複数段の基準電圧ＶＣ（例えばＶＣ０（＝０Ｖ）、ＶＣ１（＝０．０１Ｖ）、・・・ＶＣ５１０（＝５．１０Ｖ）の５１１段階の基準電圧）を取り出して、コモン信号生成部ＣＭＧ及び階調データ生成部ＧＲＤに供給する。

コモン信号生成部ＣＭＧは、基準電圧発生回路１０から供給される複数段の基準電圧ＶＣから、ブライト設定値に応じて選択された所定の基準電圧ＶＣに基づいてコモン電源電圧ＶＶcomを生成して出力するコモン電源電圧選択回路（ＶＶcom選択回路）２０と、コモン電源電圧ＶＶcom及び低電位電源ＶＳＳ（ＧＮＤ）に基づいて規定される振幅（電圧範囲）と直流電圧成分ＣＯＭＤＣに応じた所定の電圧レベルを有し、極性反転信号ＰＯＬに基づく所定のタイミング及び周期で信号極性が交互に反転するように設定されたコモン信号Ｖcomを出力するコモン信号発生回路（Ｖcom発生回路）３０と、を備えている。

ここで、コモン電源電圧選択回路（ＶＶcom選択回路）２０は、例えば図３に示すように、基準電圧発生回路１０から供給される５１１段の基準電圧ＶＣ（ＶＣ０〜ＶＣ５１０）から、ブライト設定値に応じた６ビット制御信号（ＣＯＭＭＡＣ［５：０］）に基づいてマルチプレクサＭＵＸを用いて取り出した（選択した）基準電圧ＣＯＭＲＥＦを、電源電圧ＶＤＤ及び低電位電源ＶＳＳ（ＧＮＤ）に基づいて駆動するアンプＡＰｖにより（電流）増幅することによりコモン電源電圧ＶＶcomを生成してコモン信号発生回路（Ｖcom発生回路）３０に出力する。

また、コモン信号発生回路（Ｖcom発生回路）３０は、例えば図３に示すように、コモン電源電圧選択回路（ＶＶcom選択回路）２０から供給されたコモン電源電圧ＶＶcom及び低電位電源ＶＳＳ（ＧＮＤ）に基づいて駆動するインバータＩＶｃにより極性反転信号ＰＯＬに同期する信号ＦＲＰを反転処理して得られたコモン基準信号ＣＯＭＯＵＴを、容量カップリングして取り出された信号成分に直流電圧成分ＣＯＭＤＣを印加することにより、所定の振幅及び電圧レベルを有するコモン信号Ｖcomを生成する。

なお、コモン信号Ｖcomの電圧レベルを規定する直流電圧成分ＣＯＭＤＣは、例えば図３に示すように、基準電圧発生回路１０から供給される５１１段の基準電圧ＶＣ（ＶＣ０〜ＶＣ５１０）から、ブライト設定値に応じた７ビット制御信号（ＴＧＣＯＭＤＣ［６：０］）に基づいてマルチプレクサＭＵＸを用いて取り出した（選択した）基準電圧ＣＯＭＤＣＲＥＦを、電源電圧ＶＤＤ及び低電位電源ＶＳＳ（ＧＮＤ）に基づいて駆動するアンプＡＰｄにより（電流）増幅することにより生成される。

階調データ生成部ＧＲＤは、基準電圧発生回路１０から供給される複数段の基準電圧ＶＣから、ブライト設定値に応じて非反転状態及び反転状態における階調データ（実質的にはデータドライバ１３０から出力される表示信号Ｖsigに相当する）の振幅（電圧範囲）を規定する上限側の電圧レベルＶＲＨ１、ＶＲＨ２、及び、同下限側の電圧レベルＶＲＬ１、ＶＲＬ２の組み合わせを選択して出力する電圧範囲選択回路（ＶＲ選択回路）４０と、映像信号から抽出された輝度信号に周知のガンマ補正処理を施し、極性反転信号ＰＯＬに基づく所定のタイミング及び周期で電圧極性が交互に反転し、上記電圧範囲選択回路４０により選択された電圧レベル（電圧レベルＶＲＨ１とＶＲＬ１、又は、ＶＲＨ２とＶＲＬ２）に基づいて規定される振幅（電圧範囲）と所定の電圧レベルを有する階調データを生成する映像信号反転回路５０と、を備えている。

ここで、電圧範囲選択回路（ＶＲ選択回路）４０は、例えば図３に示すように、基準電圧発生回路１０から供給される５１１段の基準電圧ＶＣ（ＶＣ０〜ＶＣ５１０）から、ブライト設定値に応じた７ビット制御信号（ＶＲＨ１［６：０］、ＶＲＨ２［６：０］、ＶＲＬ１［６：０］、ＶＲＬ２［６：０］）に基づいてマルチプレクサＭＵＸを用いて取り出した（選択した）電圧レベルＶＲＨ１、ＶＲＨ２、ＶＲＬ１、ＶＲＬ２を映像信号反転回路５０に出力する。

また、映像信号反転回路５０は、例えば図３に示すように、電圧範囲選択回路（ＶＲ選択回路）４０から供給された電圧レベルＶＲＨ１、ＶＲＨ２、ＶＲＬ１、ＶＲＬ２から、極性反転信号ＰＯＬに基づいて連動して切り換え動作を行う一対のスイッチＳＷＨ、ＳＷＬにより、電圧レベルＶＲＨ１とＶＲＬ１、又は、電圧レベルＶＲＨ２とＶＲＬ２のいずれかを所定のタイミング及び周期で交互に取り出す。スイッチＳＷＨ、ＳＷＬを介して電圧レベルＶＲＨ１とＶＲＬ１、又は、電圧レベルＶＲＨ２とＶＲＬ２は、ガンマ特性を付与するためにガンマ補正用アンプＡＰγ及び階調アンプＡＰｇを介して設定される電圧とともに取り出され、電圧レベルＶＲＨ１とＶＲＬ１、又は、ＶＲＨ２とＶＲＬ２に基づく振幅（電圧範囲）内の電圧レベルを有する１２８階調の階調データの元になる電圧Ｋ０〜Ｋ１２７が生成される。

ここで、この階調データ用の電圧Ｋ０〜Ｋ１２７を元に、データドライバ１３０より、出力バッファを介して表示信号Ｖsigとして各表示画素（画素電極）に一斉に印加され、階調データ生成部ＧＲＤにおいて、階調データに付与された信号極性や振幅、電圧レベルは、実質的に、表示信号Ｖsigにおける信号極性や振幅、電圧レベルと同等となる。

データドライバ１３０から出力される表示信号Ｖsigの振幅（電圧範囲）及び電圧レベルは、例えば図４に示すように、基準電圧発生回路１０から供給される５１１段の基準電圧ＶＣ（ＶＣ０〜ＶＣ５１０）から、ブライト設定値に応じた７ビット制御信号（ＶＲＨ１［６：０］、ＶＲＨ２［６：０］、ＶＲＬ１［６：０］、ＶＲＬ２［６：０］）に基づいてマルチプレクサＭＵＸを用いて取り出した（選択した）電圧レベルＶＲＨ１、ＶＲＨ２、ＶＲＬ１、ＶＲＬ２のうち、非反転状態における表示信号Ｖsigの振幅（電圧範囲）を規定する上限側及び下限側の電圧レベルとして、各々ＶＲＨ１（＝ＶＣ５０８）及びＶＲＬ１（＝ＶＣ１）が設定され、また、反転状態における表示信号Ｖsigの振幅（電圧範囲）を規定する上限側及び下限側の電圧レベルとして、各々ＶＲＨ２（＝ＶＣ５１０）及びＶＲＬ２（＝ＶＣ３）が設定される。

なお、輝度信号に施されるガンマ補正処理に適用する基準電圧として、基準電圧発生回路１０から供給される５１１段の基準電圧ＶＣ（ＶＣ０〜ＶＣ５１０）から、ブライト設定値に応じた７ビット制御信号（ＶＲＨ１［６：０］、ＶＲＨ２［６：０］、ＶＲＬ１［６：０］、ＶＲＬ２［６：０］）に基づいてマルチプレクサＭＵＸを用いて取り出した（選択した）電圧レベルＶＲＨ１及びＶＲＬ１、又は、ＶＲＨ２及びＶＲＬ２を、極性反転信号ＰＯＬに基づいて所定の周期で交互に用いるものであってもよい。

次いで、上述した表示駆動装置（ブライト設定機能部）を適用した表示装置における駆動制御方法（ブライト設定動作）について詳しく説明する。
図５は、本実施形態に係る表示駆動装置（ブライト設定機能部）のブライト設定方法（明るさ調整方法）の一例を示す概念図であり、図６は、本実施形態に係るブライト設定方法における表示信号とコモン信号との電圧レベルの関係を示す概念図である。ここでは、上述した従来技術におけるブライト設定方法（図９〜図１２）を適宜参照して説明する。

本実施形態に係るブライト設定方法は、図５に示すように、ブライト設定値がＸＡ（特定値）よりも低い範囲においては、上述した従来技術方法に示した第２の設定方法（図１１参照）と同様に、データドライバ１３０から各画素電極に印加される表示信号Ｖsigの電圧レベルをブライト設定値に応じて変化させることにより、コモン信号Ｖcomに対する表示信号Ｖsigの相対的な電圧レベル（表示信号Ｖsigとコモン信号Ｖcomとの電圧差）を表示階調の全域において上昇又は下降させて表示画面の明るさを変化させる（第２の調整動作）。

このとき、図２、図３に示したコモン電源電圧選択回路（ＶＶcom選択回路）２０において、コモン信号Ｖcomを生成するためのコモン電源電圧ＶＶcomがブライト設定値に関わらず、一定に保持されるように設定することにより、コモン信号Ｖcomの極性反転動作における振幅（電圧範囲）及びその電圧レベルが一定に固定されている。また、表示信号Ｖsigの電圧範囲（極性反転動作における振幅）も電圧範囲選択回路（ＶＲ選択回路）４０により一定に固定されている。

これにより、図１１に示した場合と同様に、ブライト設定値をＸＡ以下の範囲で高く（明るい側に）設定すると、図２、図３に示した電圧範囲選択回路（ＶＲ選択回路）４０において、非反転状態（コモン信号Ｖcomは下限側Ｖcom（Ｌ））における表示信号Ｖsigの電圧レベル（上限側の電圧レベルＶＲＨ１、下限側の電圧レベルＶＲＬ１）として、基準電圧発生回路１０から低い基準電圧ＶＣが選択され、一方、反転状態（コモン信号Ｖcomは上限側Ｖcom（Ｈ））における表示信号Ｖsigの電圧レベル（上限側の電圧レベルＶＲＨ２、下限側の電圧レベルＶＲＬ２）として、高い基準電圧ＶＣが選択されるので、図１２（ｂ）に示した場合と同様に、ブライト設定値を低く（暗い側に）設定した場合（図１２（ａ）参照）に比較して、各極性のコモン信号Ｖcom（Ｖcom（Ｈ）、Ｖcom（Ｌ））に対する表示信号Ｖsigの相対的な電圧レベル（液晶に印加される電圧；書込電圧）が小さくなり、表示画面が明るくなる。

一方、図５に示すように、ブライト設定値がＸＡ（特定値）よりも高い範囲においては、上述した従来技術方法に示した第１の設定方法（図９参照）と同様に、コモン電源電圧選択回路（ＶＶcom選択回路）２０により生成されるコモン電源電圧ＶＶcomをブライト設定値に応じて変化させることにより、コモン信号Ｖcomの極性反転動作における振幅（電圧範囲）を変化させ、当該コモン信号Ｖcomに対する表示信号Ｖsigの相対的な電圧レベル（表示信号Ｖsigとコモン信号Ｖcomとの電圧差）を表示階調の全域において上昇又は下降させて表示画面の明るさを変化させる（第１の調整動作）。

このとき、図２、図３に示した電圧範囲選択回路（ＶＲ選択回路）４０により表示信号Ｖsigの電圧範囲（極性反転動作における振幅及びその電圧レベル）は、ブライト設定値に関わらず一定に固定されている。ここで、ブライト設定値がＸＡよりも高い範囲は、図１１に示したように、上述した第２の設定方法において、表示信号Ｖsigの振幅（電圧範囲）の上限側の電圧レベルＶＲＨ１、又は、下限側の電圧レベルＶＲＬ２がコモン電源電圧ＶＶcomや表示信号電源（図３、図４に示した基準電圧発生回路１０においては、高電位電源ＶＳＲＥＦ＝５．１０Ｖ）又は接地電位ＧＮＤに制約されて、コモン電源電圧ＶＶcom以上、又は、接地電位ＧＮＤ以下に設定することができない頭打ち状態となる範囲である。

これにより、ブライト設定値をＸＡ以上の範囲で高く設定すると、図２、図３に示したコモン電源電圧選択回路（ＶＶcom選択回路）２０によりコモン電源電圧ＶＶcomの電圧レベルとして、基準電圧発生回路１０から低い基準電圧ＶＣが選択されるので、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、コモン信号Ｖcomの極性反転動作における振幅（上限側の電圧レベルＶcom（Ｈ）と下限側の電圧レベルＶcom（Ｌ）間の電圧範囲）が小さくなり、各極性のコモン信号Ｖcom（Ｖcom（Ｈ）、Ｖcom（Ｌ））に対する表示信号Ｖsigの相対的な電圧レベル（液晶に印加される電圧；書込電圧）が小さくなるため、表示画面を充分明るくすることができる。

なお、本実施形態に係るブライト設定方法においては、上述した第２の設定方法（図１１参照）と同様に、表示信号Ｖsigの振幅（電圧範囲）の上限側の電圧レベルＶＲＨ２、又は、下限側の電圧レベルＶＲＬ１がコモン電源電圧ＶＶcom又は接地電位ＧＮＤに制約されて、コモン電源電圧ＶＶcom以上、又は、接地電位ＧＮＤ以下に設定することができない（頭打ち状態となる）ため、図５に示すように、表示画面が充分暗い範囲では明るさレベルの調整を行うことはできない（設定不可範囲が発生する）。

したがって、本実施形態に係る表示駆動装置及びその駆動制御方法によれば、単一の基準電圧発生回路を用いて、表示パネルの各画素電極に印加される表示信号Ｖsig及び対向電極に印加されるコモン信号Ｖcomの振幅及び電圧レベルが設定され、また、通常状態では、コモン信号Ｖcomの振幅を固定して、ブライト設定値に応じて表示信号Ｖsigの電圧レベルを変化させることにより、コモン信号Ｖcomに対する表示信号Ｖsigの相対的な電圧レベル（表示信号Ｖsigとコモン信号Ｖcomとの電圧差）を表示階調の全域において上昇又は下降させて表示画面の明るさを調整するブライト設定方法（第２の調整動作）を採用し、当該表示信号Ｖsigの電圧レベルが、表示信号電源（又はコモン電源電圧ＶＶcom）により制約される範囲では、表示信号Ｖsigの電圧レベルを固定して、ブライト設定値に応じてコモン信号Ｖcomの振幅（電圧範囲）を変化させることにより、コモン信号Ｖcomに対する表示信号Ｖsigの相対的な電圧レベルを表示階調の全域において上昇又は下降させて表示画面の明るさを調整するブライト設定方法（第１の調整動作）に切り換えるようにしているので、電源回路を共通化して装置規模の小型化及び製品コストの抑制を図りつつ、上述した従来技術に示した第２の設定方法に比較して、ブライト設定範囲を拡大して表示画面が充分明るい範囲においても明るさレベルの調整を行うことができ、表示画面の視認性を十分確保することができる表示装置を実現することができる。

本発明に係る表示駆動装置を適用した表示装置の一例を示す概略ブロック図である。 本発明に係る表示駆動装置（ブライト設定機能部）の一実施形態を示す概略ブロック図である。 本実施形態に係る表示駆動装置（ブライト設定機能部）の一例を示す回路構成図である。 本実施形態に係る表示駆動装置（ブライト設定機能部）による表示信号の振幅及び電圧レベルの設定例を示す概念図である。 本実施形態に係る表示駆動装置（ブライト設定機能部）のブライト設定方法（明るさ調整方法）の一例を示す概念図である。 本実施形態に係るブライト設定方法における表示信号とコモン信号との電圧レベルの関係を示す概念図である。 従来技術における液晶表示装置の駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。 従来技術におけるコモン信号の発生回路の一例を示す回路構成図である。 従来技術におけるブライト設定機能（明るさ調整方法）の一例を示す概念図である。 図９に示したブライト設定機能（明るさ調整方法）における表示信号とコモン信号との電圧レベルの関係を示す概念図である。 従来技術におけるブライト設定機能（明るさ調整方法）の他の例を示す概念図である。 図１１に示したブライト設定機能（明るさ調整方法）における表示信号とコモン信号との電圧レベルの関係を示す概念図である。

符号の説明

１０ 基準電圧発生回路
２０ コモン電源電圧選択回路
３０ コモン信号発生回路
４０ 電圧範囲選択回路
５０ 映像信号反転回路
１００ 表示装置
１１０ 表示パネル
１２０ 走査ドライバ
１３０ データドライバ
１４０ ＬＣＤコントローラ
１５０ 表示信号生成回路
ＣＭＧ コモン信号生成部
ＧＲＤ 階調データ生成部

Claims (9)

1. 絶縁性の基板上に２次元配列された複数の画素電極と、前記画素電極の各々に対向して配置された共通の対向電極と、前記画素電極の各々に接続されたスイッチング素子と、からなる表示パネルを備え、前記対向電極に所定の周期で信号極性が反転するコモン信号を印加するとともに、前記画素電極の各々に前記コモン信号とは逆位相の表示信号を印加して、前記画素電極の各々と前記対向電極との間の液晶を制御し、前記表示パネルに所望の表示階調で画像情報を表示する表示駆動装置において、
   前記表示パネルの画面の明るさを調整する明るさ調整手段を有し、
   前記明るさ調整手段は、少なくとも、
   前記画面の明るさを調整するための設定値に応じて、前記コモン信号の極性反転動作における振幅を変化させる第１の調整部と、
   前記設定値に応じて、前記表示信号の極性反転動作における電圧レベルを変化させる第２の調整部と、
   前記設定値に応じて、前記第１の調整部又は前記第２の調整部を選択的に動作させる制御部と、
   を備えることを特徴とする表示駆動装置。
2. 前記表示駆動装置は、前記コモン信号及び前記表示信号を生成するための電源電圧を発生する単一の電源回路により構成されていることを特徴とする請求項１記載の表示駆動装置。
3. 前記第１の調整部は、前記コモン信号の振幅を規定する電圧範囲を、前記表示信号を生成するための前記電源電圧の範囲内で変化させることを特徴とする請求項２記載の表示駆動装置。
4. 前記制御部は、前記設定値の設定範囲のうち、前記画面を特定の明るさに調整する特定値において、前記第１の調整部と前記第２の調整部の動作を切り換えることを特徴とする請求項１記載の表示駆動装置。
5. 前記特定値は、前記第２の調整部により変化する前記表示信号の電圧レベルが、前記表示信号を生成するための電源電圧により制限される状態における前記画面の明るさに対応する前記設定値であることを特徴とする請求項４記載の表示駆動装置。
6. 絶縁性の基板上に２次元配列された複数の画素電極と、前記画素電極の各々に対向して配置された共通の対向電極と、前記画素電極の各々に接続されたスイッチング素子と、からなる表示パネルを備え、前記対向電極に所定の周期で信号極性が反転するコモン信号を印加するとともに、前記画素電極の各々に前記コモン信号とは逆位相の表示信号を印加して、前記画素電極の各々と前記対向電極との間の液晶を制御し、前記表示パネルに所望の表示階調で画像情報を表示する表示駆動装置の駆動制御方法において、
   前記表示パネルの画面の明るさを調整するための設定値に応じて、前記コモン信号の極性反転動作における振幅を変化させる第１の調整動作と、前記表示信号の極性反転動作における電圧レベルを変化させる第２の調整動作と、を選択的に実行させることを特徴とする表示駆動装置の駆動制御方法。
7. 前記第１の調整動作における前記コモン信号の振幅を規定する電圧範囲は、前記表示信号を生成するための電源電圧の範囲内で設定されることを特徴とする請求項６記載の表示駆動装置の駆動制御方法。
8. 前記設定値の設定範囲のうち、前記画面を特定の明るさに調整するための特定値に基づいて、前記第１の調整動作と前記第２の調整動作を切り換えることを特徴とする請求項６記載の表示駆動装置の駆動制御方法。
9. 前記特定値は、前記第２の調整動作により変化する前記表示信号の電圧レベルが、前記表示信号を生成するための電源電圧により制限される状態における前記画面の明るさに対応する前記設定値であることを特徴とする請求項８記載の表示駆動装置の駆動制御方法。
   

Images