JP4889407B2 - 液晶表示素子の駆動方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示素子に関するもので、特に液晶の温度が異なる際に最適の応答時間を自動的に選択する液晶の応答時間の測定方法及び装置に関するものである。また、本発明は前記液晶の応答時間の測定方法及び装置により導出された最適の応答時間を基礎として液晶表示素子の使用温度が変化する際に発生する画質の低下を最小にすることができる液晶表示素子の駆動方法及び装置に関する。

液晶表示素子はビデオ信号により、液晶セルの光透過率を調節して画像を表示する。液晶セル毎にスイッチング素子が形成されたアクティブ・マトリックスタイプの液晶表示素子は動画像を表示するのに好適である。アクティブ・マトリックスタイプの液晶表示素子に使用されるスイッチング素子としては主に薄膜トランジスタ（以下、“ＴＦＴ”という）が利用されている。

液晶表示素子は下記の数式１及び２で示されるように、液晶の固有な粘性と弾性の特性に起因して応答時間が遅いという短所がある。

ここで、τ_ｒは液晶に電圧が印加される際のライジング・タイムを、Ｖ_ａは印加電圧を、Ｖ_Ｆは液晶分子が傾斜運動を始めるフレデリック遷移電圧を、ｄは液晶セルのセル・ギャップを、ガンマは液晶分子の回転粘度をそれぞれ意味する。

ここで、τ_ｆは液晶に印加された電圧がオフされた後、液晶が弾性復元力により、元の位置に復元するフォーリング・タイムを、Kは液晶の固有の弾性係数をそれぞれ意味する。

現在まで液晶表示素子でもっとも一般的に使用されてきた液晶モードであるＴＮモードの液晶応答時間は液晶材料の物性とセル・ギャップによるが、通常、ライジング・タイムが２０〜８０ｍｓであり、フォーリング・タイムが２０〜３０ｍｓである。このような液晶の応答時間は１フレーム期間（ＮＴＳＣ、１６.６７ｍｓ）より長いために図１のように液晶セルに充電される電圧が所定の電圧に到達する前に次のフレームに移行するために動画像の場合に画面が不明瞭になるモーション・ブラーリング現象が現れる。

図１を参照すると、従来の液晶表示素子は遅い応答時間により、１つのレベルから異なるレベルへデータＶＤが変化する際に、それに対応する表示輝度ＢＬが所定の輝度に到達せず、所定の色と輝度を表現できなくなる。その結果、液晶表示素子は動画像でモーション・ブラーリング現象が現れ、明暗比の低下によって画質が劣化する。

このような液晶表示素子の応答時間が遅い問題を解決するために、アメリカ特許第５，４９５，２６５号とＰＣＴ国際公開ＷＯ９９／０５５６７にはルックアップ・テーブルを利用してデータの変化有無により、データを変調する方法（以下、“高速駆動”という）が提案されている。この高速駆動方法は図２のような原理でデータを変調する。

図２に示したように、従来の高速駆動方法は入力データＶＤを変調して変調データＭＶＤを液晶セルに印加して所定の輝度ＭＢＬを得る。この高速駆動方法は一フレーム期間の間に入力データの輝度値に対応して所定の輝度が得られるようにデータの変化の有無を基礎として数式１で、

を大きくする。従って、高速駆動方法を利用する液晶表示素子は液晶の遅い応答時間をデータ値の変調で補償して動画像でモーション・ブラーリング現象を緩和させ、所定の色と輝度からなる画像を表示する。

換言すれば、高速駆動方法は以前のフレームＦｎ−１と現在のフレームＦｎのそれぞれの最上位ビット・データＭＳＢを比較して最上位ビット・データＭＳＢの間の変化があると、ルックアップ・テーブルで当たる変調データＭｄａｔａを選択して図３のように変調する。このような高速駆動方法はハードウエアとして実現する際にメモリの容量の負担を減らすために、上位の数のビットだけを変調する。このように実現された高速駆動装置は図４のようになる。

図４に示すように、従来の高速駆動装置は上位ビット・バスライン４２に接続されたフレーム・メモリ４３と、上位ビット・バスライン４２とフレーム・メモリ４３の出力端子に共通で接続されたルックアップ・テーブル４４とを具備する。

フレーム・メモリ４３は最上位ビット・データＭＳＢを１フレーム期間の間に格納して格納されたデータをルックアップ・テーブル４４に供給する。ここで、最上位ビット・データＭＳＢは８ビットのソース・データ（ＲＧＢ Ｄａｔａ Ｉｎ）の中で上位４ビットで設定される。

ルックアップ・テーブル４４は上位ビット・バスライン４２から入力される現在のフレームＦｎの最上位ビット・データＭＳＢとフレーム・メモリ４３から入力される以前のフレームＦｎ−１の最上位ビット・データＭＳＢを下の表１のように比較してその比較結果に対応する変調データＭｄａｔａを選択する。変調データＭｄａｔａは下位ビット・バスライン４１からの下位ビット・データＬＳＢと加算されて液晶表示素子に供給される。表１は以前のフレームＦｎ−１の最上位４ビット２４、２５、２６、２７と現在のフレームＦｎの最上位４ビット２４、２５、２６、２７を比較してその比較結果に対応する変調データＭｄａｔａを選択するルックアップ・テーブル４４の一例を示す。

最上位ビット・データＭＳＢを４ビットで限定した場合に、高速駆動方法のルックアップ・テーブル４４は下の表１及び表２のように具現される。

表１及び表２において、最左側の列は以前のフレームＦｎ−１のデータ電圧ＶＤｎ-１であり、最右側の列は現在のフレームＦｎのデータ電圧ＶＤｎである。表１は最上位４ビット２^４、２^５、２^６、２^７を１０進数で表現したルックアップ・テーブル情報である。表２は８ビットのデータの中の最上位４ビットの加重値２^４、２^５、２^６、２^７を表１のデータに適用した場合のルックアップ・テーブル情報である。

しかし高速駆動方法は液晶表示素子の使用温度により、その効果が異なってくる問題点がある。このような問題点は本願出願人により、製作されて市販されている解像度１２８０×７６８の３０”液晶表示モジュールに対して行った実験によって確認されている。

表３は０°Ｃで前記液晶表示モジュールを図１のような正常な駆動方法で駆動させた場合に、グレー・スケール０（Ｇ０）、６３（Ｇ６３）、１２７（Ｇ１２７）、１９１（Ｇ１９１）、２５５（Ｇ２５５）のそれぞれでのライジング・タイムとフォーリング・タイムでの応答時間（ｍｓ）を示す。

表４は０°Ｃで前記液晶表示モジュールを駆動した場合の、グレー・スケール０（Ｇ０）、６３（Ｇ６３）、１２７（Ｇ１２７）、１９１（Ｇ１９１）、２５５（Ｇ２５５）のそれぞれでのライジング・タイムとフォーリング・タイムでの応答時間（ｍｓ）を示す。

表３及び表４が示すように、０°Ｃの使用環境で前記液晶表示モジュールを図１のような正常駆動方法で駆動させた場合に、液晶セルのライジング・タイムはほとんど差がない。換言すれば、高速駆動方法で液晶表示素子を駆動するとしても低温環境で応答時間を早くするのに難しさがある。

表５は２５°Ｃで前記液晶表示モジュールを駆動した場合に、グレー・スケール０（Ｇ０）、６３（Ｇ６３）、１２７（Ｇ１２７）、１９１（Ｇ１９１）、２５５（Ｇ２５５）のそれぞれに対応するライジング・タイムとフォーリング・タイム応答時間（ｍｓ）を示す。

表４及び表５に示されているように、液晶表示素子を高速駆動して液晶の応答時間を早くさせることを意図した場合にもその液晶表示素子の使用環境が低温（０°Ｃ）であると、液晶の応答時間が著しく遅くなり、画質が劣る。結果的に、従来の液晶表示素子は図１のような正常駆動方法か高速駆動方法で駆動されても使用温度が変わると液晶の応答時間が異なり、画質が変化する。

アメリカ特許第５，４９５，２６５号公報 国際公開公報ＷＯ９９／０５５６７

従って、本発明の目的は、液晶の温度が異なる際に最適の応答時間を自動的に検出する液晶の応答時間の測定方法及び装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、液晶の応答時間の測定方法及び装置により導き出された最適の応答時間に基づいて液晶表示素子の使用温度が変化する際に発生する画質の低下を最小にすることができる液晶表示素子の駆動方法及び装置を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明の実施例に係る液晶の応答時間の測定方法はターゲット電圧レベルと液晶表示パネルの応答特性により変化する可変電圧レベルを有する液晶駆動信号を発生する第１段階と、前記液晶駆動信号を前記液晶表示パネルに供給する第２段階と、前記液晶駆動信号に応答する前記液晶表示パネルの応答特性を検出する第３段階と、前記応答特性が所定の水準に達するように前記可変電圧レベルを調整する第４段階と、前記応答特性が所定の水準に達するように前記可変電圧レベルを変調データに設定する第５段階と、前記液晶表示パネルの温度を変化させて前記第１ないし第５段階を繰り返して各温度別に変調データを検出する第６段階と、を含む。

前記第３段階は、前記液晶表示パネルの輝度を検出する段階と、前記検出された輝度に対応する電圧信号を発生する段階と、２つの時刻の間で前記電圧信号の差を検出する段階と、前記電圧信号の差を所定の臨界値と比較してその結果により、前記応答特性の所定の水準に到達したか否かを判断する段階と、を含む。

本発明の実施例に係る液晶の応答時間の測定装置は液晶表示パネルの温度を調節するための温度調節器と、ターゲット電圧レベルと液晶表示パネルの応答特性により変化する可変電圧レベルを有する液晶駆動信号を発生して前記液晶駆動信号を前記液晶表示パネルに供給する信号発生器と、前記液晶駆動信号に応答する前記液晶表示パネルの応答特性を検出する光検出器と、前記応答特性の所定の水準に達するように前記可変電圧レベルを調整して前記応答特性の所定の水準に達するように前記可変電圧レベルを変調データに設定するレベル調整器と、を具備する。

この液晶の応答時間の測定装置は前記温度調節器を制御することで前記液晶表示パネルの温度を変化させて各温度別に変調データを検出することを特徴とする。

本発明の実施例に係る液晶の応答時間の測定装置は、前記液晶表示パネルがロードされる温度調節チャンバーと、前記液晶表示パネルの温度を感知するための温度センサーと、前記温度調節器の制御の下に前記温度調節チャンバー内の温度を変化させるための冷却／加熱器と、を更に具備するものであっても良い。

本発明の実施例に係る液晶の応答時間の測定装置は、前記温度センサーからの温度感知信号に応答して前記信号発生器と前記レベル調整器を制御して前記温度調節器を制御する制御器を更に具備するものであっても良い。

前記レベル調整器は２つの時刻の間で前記電圧信号の差を検出して、前記電圧信号の差を所定の臨界値と比較してその比較結果により、前記応答特性の所定の水準に到達したか否かを判断して前記可変電圧レベルの調整可否を決定することを特徴とする。

前記液晶駆動信号は前記ターゲット電圧レベルと前記電圧レベルを含んで電圧レベルが少なくとも３以上であることを特徴とする。

本発明の実施例に係る液晶表示素子の駆動方法は液晶表示パネルの温度別に設定された変調データを格納する段階と、前記液晶表示パネルの温度を感知する段階と、前記液晶表示パネルの温度により前記変調データを選択して選択された変調データを利用してソースデータを変調する段階と、を含む。

前記変調データは、前記温度を変化させながらターゲット電圧レベルと液晶表示パネルの応答特性により変化する可変電圧レベルを有する液晶駆動信号に前記液晶表示パネルを駆動する際に検出される前記液晶表示パネルの応答特性の所定の水準に達するように電圧レベルで設定されることを特徴とする。

前記変調データは、４０°Ｃ〜７０°Ｃの高温である際に設定される高温変調データと、１５°Ｃ〜３５°Ｃの常温に対応して設定される常温変調データと、−２０°Ｃ〜１０°Ｃの温度に対応して設定される低温変調データと、を含む。

前記液晶表示パネルの温度により前記高温変調データ、前記常温変調データ及び前記低温変調データの中のいずれか１つが選択されることを特徴とする。

本発明の実施例に係る液晶表示素子の駆動装置は液晶表示パネルの温度を感知する温度センサーと、前記液晶表示パネルの温度別に設定された変調データが格納されて前記温度センサーからの温度感知信号に応答して前記変調データを選択して選択された変調データを利用してソースデータを変調する変調器と、を具備する。

前記変調器は、入力ラインからのソース・データを格納するためのフレーム・メモリと、４０°Ｃ〜７０°Ｃの温度に対応して設定される高温変調データを含む第１ルックアップ・テーブルと、１５°Ｃ〜３５°Ｃの常温に対応して設定される常温変調データを含む第２ルックアップ・テーブルと、−２０°Ｃ〜１０°Ｃの温度に対応して設定される低温変調データを含む第３ルックアップ・テーブルと、前記温度センサーからの温度感知信号に応答してデータと前記フレーム・メモリからのソース・データを供給するための選択装置と、を具備する。

本発明に係る液晶の応答時間の測定方法及び装置は３レベル信号を利用して液晶表示パネルの周辺温度を変えながら各グレー・スケールの最適変調データを自動的に検出することで、各温度別に液晶の応答時間を早くするための最適の変調データを自動的に抜き出すことができる。

また、本発明に係る液晶の応答時間の測定方法及び装置は前記液晶の応答時間の測定方法及び装置により導き出された温度別の最適変調データをルックアップ・テーブルで構成して温度センサーを通して感知された液晶表示パネルの温度に適合の最適の変調データを前記ルックアップ・テーブルで選択してソース・データを変調することで液晶表示素子の使用温度が変化する際に発生する画質の低下を最小化することができる。

以下、図５乃至図１３を参照して本発明の好ましい実施例について説明する。

図５を参照すると、本発明に係る液晶の応答時間の測定装置は液晶表示パネル・サンプル５２がロードされる温度調節チャンバー５９と、温度調節チャンバー５９の温度を調節するための冷却／加熱器６０と、液晶表示パネル・サンプル５２の周囲の温度を検出するための温度センサー５７と、温度センサー５７と冷却／加熱器６０に接続された温度調節器５８と、液晶表示パネル・サンプル５２に３レベル信号を供給するためのシステム５１と、液晶表示パネル・サンプル５２の上に表示された画像の光強さを検出するための光検出器５３と、光検出器５３とシステム５１の間に接続された信号増幅器５５及びデータ収集カード５６と、を具備する。

温度調節チャンバー５９の内では光検出器５３、図示しないステージ（Ｓｔａｇｅ）、冷却／加熱器６０が設置される。ステージの上には液晶表示パネル・サンプル５２が置かれる。この温度調節チャンバー５９の内の温度は冷却／加熱器６０から発生する冷気か熱気によって調節される。

冷却／加熱器６０は信号線６０ａを経由して温度調節器５８から供給される電流、電圧の電気的な信号によって発熱または吸熱して熱気か冷気を温度調節チャンバー５９の内に供給する。

温度センサー５７は公知の温度センサーで具現されて温度調節チャンバー５９の内に設置されて温度調節チャンバー５９の内の温度を電流、電圧の電気的な信号に感知して温度を支持する温度感知信号を信号線５７ａを経由してシステム５１に供給する。温度感知信号は図示しないアナログ／デジタル変換機（以下、“ＡＤＣ”という）によりデジタル信号へ変換されてシステム５１に入力される。

温度調節器５８はシステム５１の冷却／加熱器６０を制御する。この温度調節器５８はシステムの内に内蔵することができる。

システム５１は液晶表示パネル・サンプル５２のデータ・ラインに供給される３レベル信号を生成して液晶表示パネル・サンプル５２に供給する。このシステム５１はモニターとその駆動回路を含んで温度調節器５８とデータ収集カード５６から供給されるデータをモニターの上に表示すると共に図６のようなパターン制御回路とプログラムを含んで検査運用者の制御の下にまたは前もってプログラムされた制御手順によって自動的に液晶の応答特性により、３レベル信号を調整する。また、システム５１は温度調節器５８からの温度感知信号をモニターの上に表示することで検査の運用者に温度調節チャンバー５９の温度を実時間に監視することができるようにして検査の運用者からの命令を実行する。

液晶表示パネル・サンプル５２は二枚のガラス基板の間に液晶が注入されて、その下部のガラス基板の上にデータ・ラインとゲート・ラインが相互に直交になるように形成される。データ・ラインとゲート・ラインの交差部にはＴＦＴが形成される。ＴＦＴはスキャニングパルスに応答してデータ・ラインの上のデータを液晶セルに供給する。この液晶表示パネル・サンプル５２はシステム５１から入力される３レベル信号によってサンプル画像を表示する。

光検出器５３は液晶表示パネル・サンプル５２の画素に対向するように温度調節チャンバー５９の内に位置して温度調節チャンバー５９を通して連結される信号線５４を経由して信号増幅器５５に接続される。この光検出器５３は液晶表示パネル・サンプル５２の上に表示されたサンプル画像から入射される光を光電変換する。光検出器５３から出力される電流は光強さに比例する。この光検出器５３は光ダイオード（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）かフォトマルチプライアーチューブ（Ｐｈｏｔｏ−Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ；ＰＭＴ）で具現される。

信号増幅器５５は光検出器５３からの光検出信号をシステム５１が認識することができるデジタル形態に変換してシステム５１に供給する。

図６はシステム５１のパターン制御回路を示す。

図６に示されているように、システム５１は３レベル信号３ＬＰを発生するための信号発生器６２と、入力ライン６５と遅延機６４を経由してデータ収集カード５６に接続された減算機６３と、換算機６３と信号発生器６２との間に接続されたレベル調整器６１と、レベル調整器６１に接続されたメモリ６７と、システム５１を制御するための制御器６８と、を具備する。

信号発生器６２は制御器６８とレベル調整器６１の制御の下に図７Ａ及び図７Ｂのような正極性／負極性の３レベル信号３ＬＰ、−３ＬＰを発生する。３レベル正極性の信号３ＬＰは図７Ａのように基底レベルＬ１とそれより高い正極性ターゲット・レベル（Ｔａｒｇｅｔ Ｌｅｖｅｌ）Ｌ２と、ライジング・タイムから１フレーム期間１Ｆまで維持される正極性の可変レベルＶＬ３を含む。ここで、基底レベルＬ１と正極性ターゲット・レベルＬ２は固定されるのに反して、正極性可変レベルＶＬ３はレベル調整器６１の制御の下に正極性ターゲットレベルＬ２より高い特定の電位からそれより高い最上位の正極性電位ＭＬの間で可変になる。同じく、負極性の３レベル信号−３ＬＰは図７Ｂのように基底レベルＬ１とそれより低い負極性のターゲットレベル−Ｌ２と、フォーリング・タイムから１フレーム期間１Ｆまで維持される負極性の可変レベル−ＶＬ３と、を含む。基底レベルＬ１と負極性のターゲットレベル−Ｌ２は固定されるのに反して、極性の可変レベル−ＶＬ３はレベル調整器６１の制御の下に負極性のターゲットレベルＬ２より低い特定の電位からそれより低い最下位の負極性の電位−ＬＬの間で可変になる。

可変レベルＶＬ３、−ＶＬ３が維持される１フレーム期間１ｆは表示素子の駆動の周波数によって調整することができる。例えば、１フレーム期間１fは５０Hzの駆動の周波数で２０.００ｍｓに、６０Hzの駆動の周波数で１６.６７ｍｓに、７０Hzの駆動周波数で１４.２９ｍｓに、８０Hzの駆動の周波数で１２.５０ｍｓにそれぞれ設定することができる。

信号発生器６２が発生した３レベル信号３ＬＰ、−３ＬＰは図５の液晶表示パネル・サンプル５２のデータ・ラインに供給される。

遅延機６４はＰＭＴ５４から入力される信号を１フレーム期間の間に遅延させた後、遅延された信号Ｖｆ（ｔ’）を減算機６３に供給する。

減算機６３は入力ライン６５から供給される遅延されていない信号Ｖｆ（ｔ’＋１f）と遅延機６４によって遅延された信号Ｖｆ（ｔ’）を減算して、その減算の結果生成された差電圧Ｖｓｂｔをレベル調整器６１に供給する。

レベル調整器６１にはすでに設定された臨界値Ｌｔｈが格納されている。このレベル調整器６１は制御器６８の制御の下に減算機６３から差電圧Ｖｓｂｔと臨界値Ｌｔｈを比較して、その比較結果により、減算機６３の差電圧Ｖｓｂｔが臨界値Ｌｔｈより大きい際に可変レベルＶＬ３、−ＶＬ３が調整されるように信号発生器６２を制御する。また、レベル調整器６１は減算機６３からの差電圧Ｖｓｂｔと臨界値Ｌｔｈを比較して、その比較結果により、減算機６３の差電圧Ｖｓｂｔが臨界値Ｌｔｈ以下であると、その時の可変レベルＶＬ３、−ＶＬ３を変調データ電圧としてメモリ６７に格納する。

制御器６８はレベル調整器６１を制御して温度感知データ、変調データ、メニュ・データをモニターに供給する。そして、制御器６８は特定の温度で各グレー・スケールの最適の変調データが検出された後には温度調節器５８を制御して温度調節チャンバー５９の内の温度を変化させた後、レベル調節器６１を制御して変化させた温度で最適の変調データをまた検出する。

図８は本発明に係る液晶の応答時間の測定装置を利用して変調データを生成する過程を段階的に示す流れ図である。

図８を参照すると、信号発生器６２から３レベル信号３ＬＰ、−３ＬＰが発生すると、この３レベル信号３ＬＰ、−３ＬＰに応答して液晶表示パネル・サンプル５２にはサンプル画像が表示される。（Ｓ８１及びＳ８２段階）このサンプル画像の輝度は光検出機５３により検出されて、光検出機５３から出力される信号は信号増幅機５５により増幅されて、データ収集カード５６によりデジタル形態の電圧信号に変換になる。（Ｓ８３及びＳ８４段階）減算機６３は一フレームの終了時点ｔ’に検出される可変レベル信号Ｖｆ（ｔ’）とその次のフレーム終了時点で検出される可変レベル信号Ｖｆ（ｔ’＋１ｆ）を減算してその差電圧Ｖｓｂｔの絶対値をレベル調整器６１に供給する。（Ｓ８５段階）

レベル調整器６１は減算機６３からの差電圧Ｖｓｂｔと臨界値Ｌｔｈを比較する。（Ｓ８６段階）その比較の結果、差電圧Ｖｓｂｔが臨界値Ｌｔｈより大きい際に、レベル調整器６１の制御により可変レベルＶＬ３、−ＶＬ３が調整されて（Ｓ８７段階）、Ｓ８１乃至Ｓ８６段階が繰り返される。これと異なり、差電圧Ｖｓｂｔが臨界値Ｌｔｈ以下である際に、レベル調整器６１の制御により、その時の可変レベルＶＬ３、−ＶＬ３がメモリ６７に格納する。このようにメモリ６７に格納された可変レベル電圧は変調データ電圧に設定される。（Ｓ８８段階）

Ｓ８１乃至Ｓ８８段階を繰り返し、遂行して各グレー・スケール地（Ｇ０乃至Ｇ２５５）に対するすべての変調データ電圧が検出されると（Ｓ８９段階）、システム５１は検査運用者かプログラムを制御して温度調節器５８を操作して温度調節チャンバー５９内の温度を変更してＳ８１乃至Ｓ８９段階を再遂行する。（Ｓ９０段階）

Ｓ９０段階の温度変更は低温（−２０°Ｃ〜１０°Ｃ）から常温（１５°Ｃ〜３５°Ｃ）、常温（１５°Ｃ〜３５°Ｃ）から高温（４０°Ｃ〜７０°Ｃ）、あるいは高温（４０°Ｃ〜７０°Ｃ）から低温（−２０°Ｃ〜１０°Ｃ）で実施される。

図８のアルゴリズムはグラフィック・ユーザ・インターペースを基盤とするプログラムに具現されてシステム内のＲＯＭに格納される。このプログラムは検査運営者の制御の下でシステムのマイクロ・プロセッサーにより呼び出されて実行される。

Ｓ８６乃至Ｓ８８段階の変調データの設定課程を図９Ａ乃至図１０Ｂを参照して詳細に説明する。

図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、３レベル信号３ＬＰにより液晶応答特性（輝度または液晶セルの電圧）が変化する際に、可変レベルにより１フレームの終了時点ｔ’から応答特性が異なってくる。可変レベルＶＬ３の所定の水準より大きいか小さいと、その際の液晶応答特性ＮＧ１、ＮＧ２は最適の応答特性Ｏｐｔより大きいか小さくなる。最適の応答特性Ｏｐｔは一フレームの終了時点ｔ’とその次のフレームｔ’＋１ｆとの間に変化する応答特性の臨界値Ｌｔｈ以下である際に、即ち、最適の応答特性Ｏｐｔである際の可変レベル電圧である。

このように各温度別に設定された最適の変調データはルックアップ・テーブル（Ｌｏｏｋ−ｕｐ ｔａｂｌｅ）に格納される。低温で最適に設定された変調データは低温ルックアップ・テーブルに、常温で最適に設定された変調データは常温ルックアップ・テーブルにそして高温で最適に設定された変調データは高温のルックアップ・テーブルに登載されてそれぞれのルックアップ・テーブルはメモリに格納される。

図１１は本発明の実施例に係る液晶表示装置を示す。

図１１を参照すると、本発明に係る液晶表示装置はデータ・ライン１１５とゲート・ライン１１６が交差になり、その交差部に液晶セルＣｌｃを駆動するためのＴＦＴが形成された液晶表示パネル１１７と、液晶表示パネル１１７の温度を感知するための温度センサー１１８と、液晶表示パネル１１７のデータ・ライン１１５にデータを供給するためのデータ駆動部１１３と、液晶表示パネル１１７のゲート・ライン１１６にスキャン・パルスを供給するためのゲート駆動部１１４と、温度別にデータＲＧＢを変調するための温度別のデータ変調器１１２と、を具備する。

液晶表示パネル１１７は二枚のガラス基板の間に液晶が注入されて、その下部ガラス基板の上にデータ・ライン１１５とゲート・ライン１１６が相互直交に形成される。データ・ライン１１５とゲート・ライン１１６の交差部に形成されたＴＦＴはゲート・ライン１１６からのスキャン・パルスに応答してデータ・ライン１１５の上にデータを液晶セルＣｌｃに供給する。このために、ＴＦＴのゲート電極はゲート・ライン１１６に接続されて、ソース電極はデータ・ライン１１５に接続される。そしてＴＦＴのドレーン電極は液晶セルＣｌｃの画素電極に接続される。また、液晶表示パネル１１７の下部ガラス基板の上には液晶セルＣｌｃの電圧を維持するためのストレージ・キャパシタ（Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ；Ｃｓｔ）が形成される。このストレージ・キャパシタはｋ（ただ、ｋは任意の陽の正数）番目のゲート・ライン１１６に接続された液晶セルＣｌｃとｋ−１番目の前段ゲート・ライン１１６との間に形成することも可能で、ｋ番目のゲート・ライン１１６に接続された液晶セルＣｌｃと別途の共通ラインとの間に形成することもできる。

温度センサー１１８は液晶表示パネル１１７の周辺に設置されるか、液晶表示パネル１１７の基板の上に実際に載せられて液晶表示パネル１１７とその周辺の使用温度を感知してその温度を支持する温度感知信号を発生する。温度感知信号は感度を高めるための信号増幅器及びＡＤＣ１１９を通して増幅されてデジタル・データへ変換されて温度別のデータ変調器１１２に供給される。

データ駆動部１１３はデータ制御信号ＤＤＣのドットクロックをサンプリングするためのシフトレジスタとデータを一時格納するためのレジスタ、シフトレジスタからのクロック信号に応答してデータを１ライン分ずつ格納して格納された１ライン分のデータを同時に出力するためのラッチ、ラッチからのデジタル・データ値に対応して正極性／負極性のガンマ電圧を選択するためのデジタル／アナログ変換機、正極性／負極性のガンマ電圧により、変換されたアナログ・データが供給されるデータ・ライン１１５を選択するためのマルチプレックサー及びマルチプレックサーとデータ・ラインとの間に接続された出力バッファで構成される。このデータ駆動部１１３は温度別のデータ変調器１１２から出力される変調データＭＲＧＢ（Ｓｔ）を入力され、その変調データＭＲＧＢ（Ｓｔ）をタイミング・コントローラー１１１の制御の下で液晶表示パネル１１７のデータ・ライン１１５に供給する。

ゲート駆動部１１４はタイミング・コントローラー１１１からのゲート制御信号ＧＤＣに応答してスキャンパルスを順次的に発生するシフト・レジスタ、スキャンパルスの電圧を液晶セルＣｌｃの駆動に適合のレベルにシフトさせるためのレベル・シフト、出力バッファで構成される。このゲート駆動部１１４はスキャンパルスをゲート・ライン１１６に供給することでそのゲートライン１１６に接続されたＴＦＴをターン・オン（Ｔｕｒｎ−ｏｎ）させ、１水平ラインの液晶セルＣｌｃを選択する。データ駆動部１１３から発生するデータはスキャンパルスに同期されることで選択された１水平ラインの液晶セルＣｌｃに供給される。

タイミング・コントローラー１１１は垂直／水平の同期信号Ｖ、ＨとクロックＣＬＫを利用してゲート駆動部１１４を制御するためのゲート制御信号ＧＤＣとデータ駆動部１１３を制御するためのデータ制御信号ＤＤＣを発生する。そしてタイミング・コントローラー１１１は温度別のデータ変調器１１２にデジタル・ビデオ・データＲＧＢを供給して温度別のデータ変調器１１２の動作タイミングを制御する。

温度別のデータ変調器１１２には図８の温度別の最適のデータ検出アルゴリズムに検出された温度別の変調データが前もって格納されている。この温度別のデータ変調器１１２は温度センサー１１８により、感知された液晶表示パネル１１７の温度により、その温度に対応する最適の変調データを選択して選択された最適の変調データをデータ駆動部１１３に供給する。

温度別のデータ変調器１１２にルックアップ・テーブル形態で格納された変調データは温度によりその値が異なるが、温度に関係なく、下記の式３乃至５を満足する。

式３ ＶＤｎ＜ＶＤｎ−１ → ＭＶＤｎ＜ＶＤｎ
式４ ＶＤｎ＝ＶＤｎ−１ → ＭＶＤｎ＝ＶＤｎ
式５ ＶＤｎ＞ＶＤｎ−１ → ＭＶＤｎ＞ＶＤｎ

式３乃至５において、ＶＤｎ−１は以前のフレームＦｎのデータ電圧、ＶＤｎは現在のフレームＦｎ−１のデータ電圧、そしてＭＶＤｎは変調データ電圧をそれぞれ示す。

図１２は温度別のデータ変調器１１２を詳細に示す。

図１２を参照すると、温度別のデータ変調器１１２は最下位ビットのデータＲＧＢ（ＬＳＢ）をバイパスさせるための下位ビット・バスライン１２１と、上位ビット・バスライン１２２に接続されたフレーム・メモリ１２３と、上位ビット・バスライン１２２とフレーム・メモリ１２３に接続された選択装置１２５と、選択装置１２５上位ビット出力ライン１２６との間に接続された第１乃至第３ルックアップ・テーブル１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃと、を具備する。

下位ビット・バスライン１２１を通してバイパスされる下位ビットのデータＲＧＢ（ＭＳＢ）はソース・データが８ビットである際に下位４ビットを含むことができる。

フレーム・メモリ１２３は上位ビットＭＳＢを１フレーム期間の間に格納して格納されたデータを選択装置１２５に供給することで上位ビットＭＳＢを１フレーム期間の間に遅延させ、選択装置１２５に供給する。上位ビットＭＳＢはソースデータが８ビットである際に上位ビットを含むことができる。

選択装置１２５は温度感知信号Ｓｔに応答して上位ビット・バスライン１２２を経由して入力される現在のフレームＦｎの上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）とフレーム・メモリ１２３から入力される以前のフレームＦｎ−１の上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）を第１乃至第３ルックアップ・テーブル１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃの中のいずれか１つに供給する。液晶表示パネル１１７の現在の温度が高温（４０°Ｃ〜７０°Ｃ）であると、選択装置１２５は高温の温度感知信号Ｓｔに応答して現在のフレームＦｎの上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）と以前のフレームＦｎ−１の上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）を第１ルックアップ・テーブル１２４ａに供給する。液晶表示パネル１１７の現在の温度が常温（１５°Ｃ〜３５°Ｃ）であると、選択装置１２５は常温の温度感知信号Ｓｔに応答して現在のフレームＦｎの上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）と以前のフレームＦｎ−１の上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）を第２ルックアップ・テーブル１２４ｂに供給する。そして、液晶表示パネル１１７の現在の温度が低温（−２０°Ｃ〜１０°Ｃ）であると、選択装置１２５は低温の温度感知信号Ｓｔに応答して現在のフレームＦｎの上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）と以前のフレームＦｎ−１の上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）を第３ルックアップ・テーブル１２４ｃに供給する。

第１ルックアップ・テーブル１２４ａには高温（４０°Ｃ〜７０°Ｃ）で実施される図８のような温度別の最適データ検出のアルゴリズムで検出された高温の最適変調データが格納される。この第１ルックアップ・テーブル１２４ａは液晶表示パネル１１７の現在の温度が高温（４０°Ｃ〜７０°Ｃ）であると、現在のフレームＦｎの上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）と以前のフレームＦｎ−１の上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）を比較してその比較結果により、前もって格納されていた高温の最適変調データを選択する。

第２ルックアップ・テーブル１２４ｂには常温（１５°Ｃ〜３５°Ｃ）で実施される図８のような温度別の最適データ検出のアルゴリズムで検出された常温の最適変調データが格納される。この第２ルックアップ・テーブル１２４ｂは液晶表示パネル１１７の現在の温度が常温（１５°Ｃ〜３５°Ｃ）であると、現在のフレームＦｎの上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）と以前のフレームＦｎ−１の上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）を比較してその比較結果により前もって格納されていた常温の最適変調データを選択して出力する。この第２ルックアップ・テーブル１２４ｂに格納された変調データを利用して常温、例えば、２５°Ｃでソース・データを変調データＭＲＧＢに変調してデータ駆動部１１３に供給すると、液晶の応答時間は表５のようである。

第３ルックアップ・テーブル１２４ｃには低温（−２０°Ｃ〜１０°Ｃ）で実施される図８のような温度別の最適データ検出のアルゴリズムで検出された低温の最適変調データが格納される。この第３ルックアップ・テーブル１２４ｃは液晶表示パネル１１７の現在の温度が低温（−２０°Ｃ〜１０°Ｃ）であると、現在のフレームＦｎの上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）と以前のフレームＦｎ−１の上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）を比較してその比較結果により前もって格納されていた低温の最適変調データを選択して出力する。この第３ルックアップ・テーブル１２４ｃに格納された変調データを利用して低温、例えば、０°Ｃでソース・データを変調データＭＲＧＢに変調してデータ駆動部１１３に供給すると、液晶の応答時間は表６のようである。表６は０°Ｃで図８のような温度別の最適のデータ検出アルゴリズムで検出された低温の最適変調データを利用して本願出願人によって製作されて市販されている解像度１２８０×７６８の３０”液晶表示モジュールを駆動した際に、グレー・スケール０（Ｇ０）、６３（Ｇ６３）、１２７（Ｇ１２７）、１９１（Ｇ１９１）、２５５（Ｇ２５５）それぞれでのライジング・タイムとフォーリング・タイムでの液晶応答時間（ｍｓ）を示す。

表４及び表６が示すように、本発明に係る液晶表示素子は低温でも応答時間が早くなる。また、本発明に係る液晶表示素子は図８のような温度別の最適データ検出のアルゴリズムを利用して高温、常温、低温の温度別に最適の変調データを検出してルックアップ・テーブルで構成して液晶表示パネル１１７の温度により、ルックアップ・テーブルで温度別の最適変調データを選択してソース・データを変調する。その結果、本発明に係る液晶表示素子は液晶表示パネル１１７の使用温度が変わっても最適の画質を維持することができる。

図１２のようにソース・データで上位ビットデータＲＧＢ（ＭＳＢ）だけを変調すると、ルックアップ・テーブル１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃの大きさとそのルックアップ・テーブル１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃが格納されるメモリの容量を減らすことができる。

図１３は温度別のデータ変調器１１２の異なる実施例を示す。

この実施例の温度別のデータ変調器１１２はソース・データをプールビットで変調して画質をさらに高めることができる。

図１３を参照すると、温度別のデータ変調器１１２はプールビットのソース・データ・バスライン１３１に接続されたフレーム・メモリ１３３と、プールビットのソース・データ・バスライン１３１とフレーム・メモリ１３３に接続された選択装置１３５と、選択装置１３５と変調データ出力ライン１３６との間に接続された第１乃至第３ルックアップ・テーブル１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃと、を具備する。

フレーム・メモリ１３３は８ビットのソース・データＲＧＢを１フレーム期間の間に格納して格納されたデータを選択装置１２５に供給することでソース・データＲＧＢを１フレーム期間の間に遅延させ、選択装置１２５に供給する。

選択装置１３５は温度感知信号Ｓｔに応答してソース・データ・バスライン１３１を経由して入力される現在のフレームＦｎのソース・データＲＧＢとフレーム・メモリ１３３から入力される以前のフレームＦｎ−１のソース・データＲＧＢを第１乃至第３ルックアップ・テーブル１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃの中のいずれか１つに供給する。液晶表示パネル１１７の現在の温度が高温（４０°Ｃ〜７０°Ｃ）であると、選択装置１３５は高温の温度感知信号Ｓｔに応答して現在のフレームＦｎのソース・データＲＧＢと以前のフレームＦｎ−１のソース・データＲＧＢを第１ルックアップ・テーブル１３４ａに供給する。液晶表示パネル１１７の現在の温度が常温（１５°Ｃ〜３５°Ｃ）であると、選択装置１３５は常温の温度感知信号Ｓｔに応答して現在のフレームＦｎのと以前のフレームＦｎ−１のソース・データＲＧＢを第２ルックアップ・テーブル１３４ｂに供給する。そして、液晶表示パネル１１７の現在の温度が低温（−２０°Ｃ〜１０°Ｃ）であると、選択装置１３５は低温の温度感知信号Ｓｔに応答して現在のフレームＦｎのソース・データＲＧＢと以前のフレームＦｎ−１のソース・データＲＧＢを第３ルックアップ・テーブル１２４ｃに供給する。

第１ルックアップ・テーブル１３４ａは液晶パネル１１７の現在の温度が高温（４０°Ｃ〜７０°Ｃ）である際に、選択装置１３５から入力される現在のフレームＦｎと以前のフレームＦｎ−１のソース・データＲＧＢを比較してその比較結果により前もって格納されていた高温の最適変調データを選択する。

第２ルックアップ・テーブル１３４ｂの現在の温度が常温（１５°Ｃ〜３５°Ｃ）である際に、選択装置１３５から入力される現在のフレームＦｎと以前のフレームＦｎ−１のソース・データＲＧＢを比較してその比較結果により前もって格納されていた常温の最適変調データを選択する。

第３ルックアップ・テーブル１３４ｂの現在の温度が低温（−２０°Ｃ〜１０°Ｃ）である際に、選択装置１３５から入力される現在のフレームＦｎと以前のフレームＦｎ−１のソース・データＲＧＢを比較してその比較結果により前もって格納されていた低温の最適変調データを選択する

上述したように、本発明の実施例に係る液晶の応答時間の測定方法及び装置は３レベル信号を利用して液晶表示パネルの周辺温度を変えながら各グレー・スケールの最適変調データを自動的に検出することで、各温度別に液晶の応答時間を早くするための最適の変調データを自動的に抜き出すことができる。

また、本発明に係る液晶の応答時間の測定方法及び装置は前記液晶の応答時間の測定方法及び装置により導き出された温度別の最適変調データをルックアップ・テーブルで構成して温度センサーを通して感知された液晶表示パネルの温度に適合の最適の変調データを前記ルックアップ・テーブルで選択してソース・データを変調することで液晶表示素子の使用温度が変化する際に発生する画質の低下を最小化することができる。

以上説明した内容を通して当業者であれば本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で多様な変更及び修正の可能なことを理解するはずである。従って、本発明の技術的な範囲は明細書の詳細な説明に記載された内容に限らず特許請求の範囲により定めなければならない。

通常の液晶表示装置においてデータによる輝度変化を示す波形図である。 従来の高速駆動方法においてデータ変調による輝度変化の一例を示す波形図である。 ８ビットのデータで従来の高速駆動方法の一例を示す図面である。 従来の高速駆動装置を示すブロック図である。 本発明の実施例に係る応答時間を示すブロック図である。 図５に図示されたシステムを詳細に示すブロック図である。 本発明に係る応答時間の測定装置で利用される３レベル信号を示す図面である。 本発明の実施例に係る応答速度の測定方法を段階的に示す流れ図である。 ３レベル信号とそれによる液晶の応答特性を示す波形図である。 正極性（Ａ）および負極性（Ｂ）の変調データの電圧の設定の際に最適の応答特性と臨界値の関係を示す波形図である。 本発明の実施例に係る液晶表示素子の駆動装置を示すブロック図である。 図１１に図示された温度別の変調器の第１実施例を示すブロック図である。 図１１に図示された温度別の変調器の第１実施例を示すブロック図である。

符号の説明

５１…システム ５２…液晶表示パネル・サンプル ５３…光検出器 ５５…信号増幅器 ５６…データ収集カード ５７、１１８…温度センサー ５８…温度調節器 ５９…温度調節チャンバー ６０…冷却／加熱器 ６１…レベル調整器 ６２…信号発生器 ６３…減算機 ６４…遅延機 ６７…メモリ ６８…制御器 １１１…タイミング・コントローラ １１２…温度別のデータ変調器 １１３…データ駆動部 １１４…ゲート駆動部 １１５…データ・ライン １１６…ゲート・ライン １１７…液晶表示パネル １１９…信号増幅器／ＤＡＣ ４３、１２３、１３３…フレーム・メモリ ４４、１２４ａ乃至１２４ｃ、１３４ａ乃至１３４ｃ…ルックアップ・テーブル １２５、１３５…選択装置

Claims (3)

1. ターゲット電圧レベルと液晶表示パネルの応答特性により変化する可変電圧レベルを有する液晶駆動信号を発生する第１段階と、
   前記液晶駆動信号を前記液晶表示パネルに供給する第２段階と、
   前記液晶駆動信号により駆動する前記液晶表示パネルの輝度を検出した後、前記検出された輝度に対応する電圧信号を連続するフレームの各終了時点で検出する第３段階と、
   前記応答特性が所定の電圧レベルに達するまで前記検出された電圧信号の差信号を所定の臨界値と比較しつつ前記可変電圧レベルを調整する第４段階と、
   前記応答特性が所定の電圧レベルに達する際の可変電圧レベルを温度別に設定されたルックアップテーブルに変調データとして設定する第５段階と、
   前記液晶表示パネルの温度を変化させて前記第１ないし第５段階を繰り返して各温度別に設定された変調データを検索する第６段階と、
   前記検索された変調データを格納する第７段階と、
   前記液晶表示パネルの温度を感知する第８段階と、
   前記液晶表示パネルの温度により前記変調データを選択して選択された変調データを利用してソースデータを変調する第９段階と、を含むことを特徴とする液晶表示素子の駆動方法。
2. 前記変調データは、前記温度を変化させながらターゲット電圧レベルと液晶表示パネルの応答特性により変化する可変電圧レベルを有する液晶駆動信号に前記液晶表示パネルを駆動する際に検出される前記液晶表示パネルの応答特性が所定の水準に達するような電圧レベルに設定されることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子の駆動方法。
3. 液晶表示パネルの温度を調節するための温度調節器と、ターゲット電圧レベルと液晶表示パネルの応答特性により可変する可変電圧レベルを有する液晶駆動信号を前記液晶表示パネルに供給する信号発生器と、前記液晶駆動信号により駆動する前記液晶表示パネルの輝度を検出した後、前記検出された輝度に対応する電圧信号を連続するフレームの各終了時点で検出する光検出器と、前記応答特性が所定の電圧レベルに達するまで前記電圧信号の差信号を所定の臨界値と比較しつつ前記可変電圧レベルを調整し、前記応答特性が所定の電圧レベルに達する際の可変電圧レベルを温度別に設定されたルックアップテーブルに変調データとして設定するレベル調整器とを備え、前記温度調節器を制御することで前記液晶表示パネルの温度を変化させて各温度別に設定された変調データを検索する液晶の応答時間の測定装置と、
   前記液晶表示パネルの温度を感知する温度センサーと、
   前記液晶の応答時間の測定装置によって検索された変調データが格納されて前記温度センサーからの温度感知信号に応答して前記変調データを選択して選択された変調データを利用してソースデータを変調する変調器と、を具備することを特徴とする液晶表示素子の駆動装置。

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