JP5285247B2

JP5285247B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP5285247B2
Application number: JP2007202375A
Authority: JP
Inventors: 岸田克彦
Original assignee: エルジーディスプレイカンパニーリミテッド
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2027-08-02
Also published as: KR100933456B1; JP2009037075A; KR20090013669A

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、フリッカ、直流成分の残留による焼付きの発生を抑える液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、交流駆動を行っており、正極性と負極性のバランスが崩れると、フリッカ、あるいは直流成分の残留による焼付きが発生する。そこで、このような交流駆動特性による焼付きを防止するためには、ドライバＩＣ（ソースドライバ）の基準電圧と液晶の対向電極（コモン）電圧とを調整することになる。

図８は、従来の液晶表示装置におけるソースドライバの基準電圧およびコモン電圧の調整方法を説明するための図である。また、図９は、コモン電圧Ｖｃｏｍに対する正極性、負極性の対応関係を示す図である。従来の液晶表示装置では、制御基板を調整することにより、ソースドライバに供給する基準電圧を、例えば、正極性８ｃｈ（８ビット階調に相当）、負極性８ｃｈ（８ビット階調に相当）として設定している。

さらに、コモン電圧Ｖｃｏｍも制御基板により供給される。そして、コモン電圧Ｖｃｏｍは、可変抵抗器（図示せず）により調整することができる。これにより、個体ばらつきの調整を行うことになる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２５０１３２号公報

しかしながら、このような従来技術には次のような課題がある。
液晶表示装置の駆動ドライバＩＣの基準電圧は、２０ｃｈ程度（先の図８においては１６ｃｈに相当）であり、すべての階調を個々に調整することはできない。また、生産ラインでは、個体ばらつきの調整をコモン電圧Ｖｃｏｍのみの調整で行っているのが現状であり、すべての画素で共通の駆動調整を行っていた。

このため、最適な交流駆動を行うことができず、正極性と負極性のバランスが崩れることにより発生するフリッカ、あるいは直流成分の残留による焼付きを、十分に抑制することができなかった。

また、カラー表示を行う際には、次のような問題がある。図１０は、カラー表示を行うためのＲＧＢの各画素を備えた液晶表示装置の部分断面図である。カラー表示を行う場合のＲＧＢの各画素においては、図１０に示すように、セルギャップがＲＧＢ各画素によって異なる。このため、ＲＧＢそれぞれの画素において最適な交流駆動設定が必要となる。

しかしながら、上述のように、すべての画素で共通の駆動調整を行っているため、例えば、Ｇ表示では最適であったとしても、Ｒ表示、Ｂ表示では正極性と負極性のバランスが崩れ、フリッカや焼付きが発生するおそれがあった。

また、セルギャップがＲＧＢ各画素によって異なることから、ＲＧＢそれぞれの電圧輝度特性のばらつきの問題も生じる。図１１は、ＲＧＢ各画素の電圧輝度特性を示した図である。共通の駆動調整を行った結果、図１１に示すように、ＲＧＢ各画素によって電圧輝度特性が異なることとなる。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、所望の表示特性を有し、かつ交流駆動を行う際の正極性と負極性のバランスを有するように、液晶表示パネルに供給する電圧信号の振幅および中心電圧を容易に調整でき、フリッカや焼付きの発生を抑制することのできる液晶表示装置を得ることを目的とする。

また、本発明に係る液晶表示装置は、ドライバＩＣから出力するアナログ電圧信号の正極性と負極性を切り替えて交流駆動を行うことで階調表示を行う液晶表示装置において、ドライバＩＣは、階調表示の元となる映像信号のビット数よりも高ビット数のデータを処理可能であり、映像信号のそれぞれのビットをどの信号ビットに割り付けるかを特定するビット割付データを映像信号とともに受け取り、映像信号に対応する高ビット数の正極性と負極性の入力信号に応じたアナログ電圧信号を出力するドライバＩＣであり、ドライバＩＣからの出力信号と階調表示される画像の輝度との関係が所望の特性を有し、かつ正負のバランスがとれるように、映像信号の正極性データおよび負極性データのそれぞれに対応したビット割付データを特定するルックアップテーブルを有し、映像信号の正極性データおよび負極性データに対応してルックアップテーブルにより特定されたビット割付データをドライバＩＣに出力する階調表示電圧補正部を備え、階調表示電圧補正部は、カラー映像信号をＲＧＢごとに分離し、ＲＧＢごとに、ドライバＩＣからの出力信号と階調表示される画像の輝度との関係が所望の特性を有し、かつ正負のバランスがとれ、さらにＲＧＢのそれぞれの電圧輝度特性のばらつきを抑えるように、ＲＧＢごとの正極性データおよび負極性データのそれぞれに対応したビット割付データを特定するルックアップテーブルを有するものである。

本発明によれば、階調表示の元となる映像信号に応じてデータ変換を行うルックアップテーブル（以下、ＬＵＴと記す）として、正極性ＬＵＴと負極性ＬＵＴを個別に備えることにより、所望の表示特性を有し、かつ交流駆動を行う際の正極性と負極性のバランスを有するように、液晶表示パネルに供給する電圧信号の振幅および中心電圧を容易に調整でき、フリッカや焼付きの発生を抑制することのできる液晶表示装置を得ることができる。

以下、本発明の液晶表示装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置に備えられた階調表示電圧補正部の内部構成を示した図である。この階調表示電圧補正部１は、液晶表示装置の有する個別の表示特性に応じて、階調表示の元となる映像信号の電圧レベルおよび中心電圧を補正する機能を有する。なお、この表示特性については、図２を用いて後述する。

図１において、分離生成回路１０は、映像信号を受信し、受信した映像信号から正のデータ（正極性データ）２０と負のデータ（負極性データ）３０を分離生成する。分離生成された正のデータ２０は、正のルックアップテーブル（ＬＵＴ）２１により補正され、データ結合部１１に供給される。同様に、分離生成された負のデータ３０は、負のルックアップテーブル（ＬＵＴ）３１により補正され、データ結合部１１に供給される。

そして、データ結合部１１は、補正後の正負のデータをソースドライバに相当するソースＩＣ２に基準電圧として供給する。

次に、ＬＵＴを用いた補正について、具体的に説明する。
図２は、本発明の実施の形態１における液晶表示装置の表示特性を示した図である。液晶表示装置において、与えられた映像信号（階調信号）と、画面に表示される輝度との関係は、図２に示すような表示特性を有しており、この特性は、ガンマ特性と呼ばれている。

より具体的には、階調信号をｘ、輝度をｙとすると、「ｙ＝ｘのγ乗」という数式で表現される。しかしながら、実際の液晶表示装置は、必ずしもこのような理想的なガンマ特性を有しているとは限らず、個体差がある。

さらに、交流駆動される液晶表示装置において、フリッカや焼付きを防止するためには、正極性と負極性のバランスが重要となる。しかしながら、このバランスも個体差があるのが現状である。

そこで、このような個体差を有する表示特性を、所望のガンマ特性と一致するように、かつ正極性と負極性のバランスがとれるように補正するために、本発明では、ＬＵＴを用いた映像信号の補正を行っている。すなわち、本発明の液晶表示装置では、個別の表示特性に応じて、所望のガンマ特性が得られ、かつ正極性と負極性のバランスがとれるように、映像信号を補正後の信号に変換するＬＵＴをあらかじめ設定しておくことになる。

図３は、本発明の実施の形態１におけるＬＵＴによる補正に関する説明図である。図３（ａ）は、ＬＵＴによる補正後の正極性データ（０＋〜２５５＋）と負極性データ（０−〜２５５−）とが、バランスしている状態を例示している。また、図３（ｂ）は、ＬＵＴの働きにより、電圧レベルの振幅を補正することで所望のガンマ特性が得られるように輝度調整を行うとともに、正極性と負極性のバランスがとれるように交流駆動の中心電圧を補正することによりフリッカ調整を行う状態を例示している。

例えば、ＬＵＴは、入力される１０ビットの映像信号を、正極性および負極性に相当する１２ビットの出力信号に変換する個別のテーブルとして、あらかじめ設定される。これにより、入力される映像信号を、所望のガンマ特性を有し、かつ正極性と負極性のバランスがとれた補正後の映像信号に補正することができる。

このようにして得られた補正後の映像信号は、基準電圧としてソースＩＣ２に与えられる。従って、最終的にソースＩＣ２によって液晶表示装置に供給されるアナログ基準電圧は、個体ばらつきに応じて、所望のガンマ特性を有し、かつ正極性と負極性のバランスがとれたもの（すなわち、振幅および中心電圧が補正されたもの）となる。この結果、フリッカや焼付きの発生を抑制した液晶表示装置が実現できる。

以上のように、実施の形態１によれば、ＬＵＴを用いることにより、表示特性を補正する機能を、ドライバＩＣ側に持たせるのではなく、ＬＵＴ側に持たせることができる。より具体的には、映像信号を補正するＬＵＴを正負データ個別に備えることにより、所望のガンマ特性を有し、かつ正極性と負極性のバランスがとれた基準電圧を容易に生成することができる。この結果、表示特性の個体ばらつきを容易に補正でき、フリッカや焼付きの発生を抑制した液晶表示装置を得ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２では、ＲＧＢ画素によるカラー表示を行う液晶表示装置に対して、先の実施の形態１で説明したＬＵＴを備えた階調表示電圧補正部を適用する場合について説明する。

先の図１１に示したように、カラー表示を行う従来の液晶表示装置では、フリッカや焼付きの問題とともに、ＲＧＢ各画素でのセル厚さの違いによりインピーダンスが異なることから、ＲＧＢそれぞれの電圧輝度特性が異なるといった問題もある。さらに、このような特性により、中心電圧がＲＧＢ各画素で異なり、最適なコモン電圧が異なることとなる。そこで、このような問題を解決するために、正負データに対応したＲＧＢ個別のＬＵＴを用いることにより、さらに電圧輝度特性を改善することが考えられる。

図４は、本発明の実施の形態２における液晶表示装置に備えられた階調表示電圧補正部の内部構成を示した図である。この階調表示電圧補正部１は、カラー映像信号に含まれるＲＧＢそれぞれの電圧レベルを個別に補正する機能を有する。分離生成回路１０は、カラー映像信号を受信し、Ｒデータ４０、Ｇデータ５０、Ｂデータ６０に分離するとともに、それぞれのデータを、先の実施の形態１と同様に、正のデータと負のデータとに分離生成する。分離生成されたＲＧＢそれぞれの正負データは、個別のＬＵＴにより補正が行われる。

すなわち、分離生成された正負のＲデータは、Ｒ正負のルックアップテーブル（ＬＵＴ）４１により補正され、データ結合部１１に供給される。また、分離生成された正負のＧデータは、Ｇ正負のルックアップテーブル（ＬＵＴ）５１により補正され、データ結合部１１に供給される。さらに、分離生成された正負のＢデータは、Ｂ正負のルックアップテーブル（ＬＵＴ）６１により補正され、データ結合部１１に供給される。

そして、データ結合部１１は、ＲＧＢそれぞれについて、補正後の正負のデータをソースドライバに相当するソースＩＣ２に基準電圧として供給する。

ここで、Ｒ正負のＬＵＴ４１、Ｇ正負のＬＵＴ５１、Ｂ正負のＬＵＴ６１のそれぞれは、先の実施の形態１の図１で示した正のＬＵＴ２１と負のＬＵＴ３１の補正機能を併せ持ったテーブルに相当する。

次に、ＬＵＴを用いた補正について、具体的に説明する。
図５は、本発明の実施の形態２におけるＬＵＴを用いたカラー映像信号の電圧レベルの補正に関する説明図である。Ｒ正負のＬＵＴ４１、Ｇ正負のＬＵＴ５１、Ｂ正負のＬＵＴ６１のそれぞれを用いることにより、正負データに対応してＲＧＢ個別に補正を行うことができる。

この結果、交流駆動の中心電圧および電圧レベルは、ＲＧＢで個々に最適化できる。すなわち、入力されるカラー映像信号を、所望のガンマ特性を有し、かつ正極性と負極性のバランスがとれた補正後のカラー映像信号に補正することができる。これにより、ＲＧＢそれぞれにおいて最適な交流駆動が実現でき、ＲＧＢのセル厚さの違いによるインピーダンスの変化を吸収することができる。

図６は、本発明の実施の形態２におけるＬＵＴによる補正後のＲＧＢ各画素の電圧輝度特性の改善の説明図である。ＬＵＴを用いてＲＧＢそれぞれにおいて中心電圧および電圧レベルを調整して最適な交流駆動を実現することにより、結果として、ＲとＢの電圧輝度特性をＧの電圧輝度特性に近づけることができる。すなわち、ＲＧＢのセル厚さの違いを、ＬＵＴによる駆動条件の補正により補償することで、ＲＧＢの電圧輝度特性のばらつきが改善される。

以上のように、実施の形態２によれば、カラー映像信号を補正するＬＵＴをそれぞれの正負データに対応してＲＧＢ個別に備えることにより、交流駆動の中心電圧および電圧レベルを、ＲＧＢで個々に最適化できる。この結果、カラー映像信号に対して、表示特性の個体ばらつきを容易に補正できるとともに、ＲＧＢのセル厚さの違いによるインピーダンスの変化を吸収し、ＲＧＢの電圧輝度特性のばらつきも改善することができ、フリッカや焼付きの発生を抑制した液晶表示装置を得ることができる。

なお、上述の実施の形態２では、ＲＧＢそれぞれについて、正負のデータに分離した後のデータに対してＬＵＴによるデータ変換を行っている。しかしながら、ＲＧＢの電圧輝度特性のばらつきのみを改善する目的であれば、必ずしも正負のデータに分離する必要はなく、分離前のデータに対してＬＵＴによるデータ変換を施すことによっても、この目的を達成することができる。

実施の形態３．
先の実施の形態１、２では、ＬＵＴの働きにより、入力した映像信号に基づいて、所望の表示特性を有し、かつ正負のバランスがとれるような補正後の映像信号を得る場合について説明した。これに対して、本実施の形態３では、映像信号のそれぞれのビットをどの入力信号ビットに割り付けるかを特定するビット割付データを得るためにＬＵＴを用いる場合について説明する。

図７は、本発明の実施の形態３における液晶表示装置に備えられた階調表示電圧補正部の内部構成を示した図である。この階調表示電圧補正部１は、液晶表示装置の有する個別の表示特性に応じて、階調表示の元となる映像信号の電圧レベルおよび中心電圧を補正する機能を有する点では、先の実施の形態１、２と同様である。

ただし、本実施の形態３における階調表示電圧補正部１は、映像信号を直接補正するのではなく、ソースドライバとしてリニアＤＡＣソースＩＣ３を用い、映像信号のそれぞれのビットをリニアＤＡＣソースＩＣ３のどの入力処理ビットに割り付けるかを特定することとなる。

図７において、ビット割付データを入力可能なドライバＩＣとしてリニアＤＡＣソースＩＣを用いて説明する。ソースドライバに相当するリニアＤＡＣソースＩＣ３は、映像信号のビット数よりも高ビット数のデータを処理可能である。さらに、リニアＤＡＣソースＩＣ３は、映像信号のそれぞれのビットをどの信号ビットに割り付けるかを特定するビット割付データを映像信号とともに受け取ることにより、映像信号に基づく高ビット数の入力信号を得ることができる。

より具体的には、一例として、１０ビットの映像信号に対して、１３ビットの入力処理が可能なリニアＤＡＣソースＩＣ３を用いることが考えられる。この場合、リニアＤＡＣソースＩＣ３は、符号ビットを除いて、正極性に１２ビット、負極性に１２ビットを使用できる。そこで、本実施の形態３のＬＵＴ７１は、１０ビットの映像信号に対して、所望の表示特性を有し、かつ正負のバランスがとれるように、１２ビット中の１０ビットを選択するためのビット割付データを特定する。

ここで、ＬＵＴ７１は、先の実施の形態１の図１で示した正のＬＵＴ２１と負のＬＵＴ３１の補正機能を併せ持ったテーブルに相当する。そして、液晶表示装置固有の表示特性に応じて、ＬＵＴ７１からリニアＤＡＣソースＩＣ３に与えるビット割付データを、映像信号の正極性と負極性のそれぞれに対応して個々にあらかじめ設定しておくことができる。

この結果、リニアＤＡＣソースＩＣ３は、映像信号の正極性と負極性のそれぞれで与えられるビット割付データに基づいて、入力した１０ビットの映像信号を、個別の表示特性に応じた最適の符号付き１３ビット信号としてＤ／Ａ変換処理し、液晶表示パネルに対してアナログ電圧を出力することができる。

以上のように、実施の形態３によれば、ＬＵＴおよびリニアＤＡＣソースＩＣを組み合わせることにより、表示特性を補正する機能を、ドライバＩＣ側に持たせるのではなく、ＬＵＴ側に持たせることができる。この結果、ＬＵＴは、液晶表示装置ごとで個体差を有する表示機能に対して、最適なデータ変換を行うためのビット割付データを特定でき、リニアＤＡＣソースＩＣを介して符号付きの１３ビット信号に基づくアナログ電圧を出力することにより、所望のガンマ特性が得られ、かつ正極性と負極性のバランスがとれた表示を実現できる。

なお、本実施の形態３における映像信号としては、カラー映像信号を適用することも可能であり、先の実施の形態２と同様の効果を得ることができる。この場合には、ＲＧＢ個別に正負データに対応したＬＵＴを備えることが必要となる。

また、カラー映像信号を適用する場合は、ＲＧＢそれぞれについて、正負個別のＬＵＴによるデータ変換を行うこととなる。しかしながら、ＲＧＢの電圧輝度特性のばらつきのみを改善する目的であれば、必ずしも正負個別にデータ変換する必要はなく、映像信号データに対してＬＵＴによるデータ変換を施すことによっても、この目的を達成することができる。

本発明の実施の形態１における液晶表示装置に備えられた階調表示電圧補正部の内部構成を示した図である。本発明の実施の形態１におけるＬＵＴを用いた映像信号の補正に関する説明図である。本発明の実施の形態１におけるＬＵＴによる補正に関する説明図である。本発明の実施の形態２における液晶表示装置に備えられた階調表示電圧補正部の内部構成を示した図である。本発明の実施の形態２におけるＬＵＴを用いた映像信号の補正に関する説明図である。本発明の実施の形態２におけるＬＵＴによる補正後のＲＧＢ各画素の電圧輝度特性の改善の説明図である。本発明の実施の形態３における液晶表示装置に備えられた階調表示電圧補正部の内部構成を示した図である。従来の液晶表示装置におけるソースドライバの基準電圧およびコモン電圧の調整方法を説明するための図である。コモン電圧Ｖｃｏｍに対する正極性、負極性の対応関係を示す図である。カラー表示を行うためのＲＧＢの各画素を備えた液晶表示装置の部分断面図である。ＲＧＢ各画素の電圧輝度特性を示した図である。

符号の説明

１階調表示電圧補正部、２ソースＩＣ（ドライバＩＣ）、３リニアＤＡＣソースＩＣ（ドライバＩＣ）、１０分離生成回路、１１データ結合部、２１、３１、４１、５１、６１、７１ルックアップテーブル（ＬＵＴ）。

Claims

ドライバＩＣから出力するアナログ電圧信号の正極性と負極性を切り替えて交流駆動を行うことで階調表示を行う液晶表示装置において、
前記ドライバＩＣは、階調表示の元となる映像信号のビット数よりも高ビット数のデータを処理可能であり、前記映像信号のそれぞれのビットをどの信号ビットに割り付けるかを特定するビット割付データを前記映像信号とともに受け取り、前記映像信号に対応する高ビット数の正極性と負極性の入力信号に応じたアナログ電圧信号を出力するドライバＩＣであり、
前記ドライバＩＣからの出力信号と階調表示される画像の輝度との関係が所望の特性を有し、かつ正負のバランスがとれるように、映像信号の正極性データおよび負極性データのそれぞれに対応したビット割付データを特定するルックアップテーブルを有し、前記映像信号の正極性データおよび負極性データに対応して前記ルックアップテーブルにより特定された前記ビット割付データを前記ドライバＩＣに出力する階調表示電圧補正部を備え、
前記階調表示電圧補正部は、カラー映像信号をＲＧＢごとに分離し、ＲＧＢごとに、前記ドライバＩＣからの出力信号と階調表示される画像の輝度との関係が所望の特性を有し、かつ正負のバランスがとれ、さらにＲＧＢのそれぞれの電圧輝度特性のばらつきを抑えるように、ＲＧＢごとの正極性データおよび負極性データのそれぞれに対応したビット割付データを特定するルックアップテーブルを有する
ことを特徴とする液晶表示装置。