JP5407653B2 - Liquid crystal display device and common electrode voltage setting method thereof - Google Patents

Liquid crystal display device and common electrode voltage setting method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5407653B2
JP5407653B2 JP2009189571A JP2009189571A JP5407653B2 JP 5407653 B2 JP5407653 B2 JP 5407653B2 JP 2009189571 A JP2009189571 A JP 2009189571A JP 2009189571 A JP2009189571 A JP 2009189571A JP 5407653 B2 JP5407653 B2 JP 5407653B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
liquid crystal
common electrode
pixel
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009189571A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011039458A (en
Inventor
浩志 河田
俊輔 井澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JVCKenwood Corp
Original Assignee
JVCKenwood Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JVCKenwood Corp filed Critical JVCKenwood Corp
Priority to JP2009189571A priority Critical patent/JP5407653B2/en
Publication of JP2011039458A publication Critical patent/JP2011039458A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5407653B2 publication Critical patent/JP5407653B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Description

本発明は液晶表示装置及びその共通電極電圧設定方法に係り、特にアナログ駆動方式とデジタル駆動方式の長所を併せ持つ第三の駆動方式のアクティブマトリクス型の液晶表示装置及びその共通電極電圧設定方法に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device and a common electrode voltage setting method thereof, and more particularly to a third drive method active matrix liquid crystal display device having advantages of an analog drive method and a digital drive method and a common electrode voltage setting method thereof.

近年、プロジェクタ装置やプロジェクションテレビには画像を投影するための中心部品としてLCOS(Liquid Crystal on Silicon)型の液晶表示装置が多く用いられている。このLCOS型の液晶表示装置は、透明電極、液晶層、マトリクス状に配置された反射電極、及びシリコン基板上に液晶駆動回路が形成された液晶駆動素子などが重なった構造を有しており、家庭用、事務用、及び産業用の情報表示端末における液晶プロジェクタやプロジェクションテレビなどに広く用いられている。   In recent years, a liquid crystal display device of LCOS (Liquid Crystal on Silicon) type is often used as a central part for projecting images in projector devices and projection televisions. This LCOS type liquid crystal display device has a structure in which a transparent electrode, a liquid crystal layer, a reflective electrode arranged in a matrix, a liquid crystal driving element in which a liquid crystal driving circuit is formed on a silicon substrate, and the like overlap. It is widely used for liquid crystal projectors and projection televisions in home, office, and industrial information display terminals.

従来の液晶表示装置は、複数本のデータ線(列信号線)と複数本のゲート線(行走査線)との各交差部にそれぞれ画素がマトリクス状に配置されている。各画素は、図11に示すように、画素選択トランジスタQ、信号保持容量Cs、及び反射電極PEを備えている。画素選択トランジスタQは、ゲートがゲート線(行走査線)Gに接続され、ドレインがデータ線(列信号線)Dに接続されている。また、図11に示すように、液晶素子LCは、対向する反射電極(画素駆動電極)PEと対向電極(共通電極)CEとの間に液晶表示体(液晶層)LCMが挟持された構成とされている。   In a conventional liquid crystal display device, pixels are arranged in a matrix at each intersection of a plurality of data lines (column signal lines) and a plurality of gate lines (row scanning lines). As shown in FIG. 11, each pixel includes a pixel selection transistor Q, a signal holding capacitor Cs, and a reflective electrode PE. The pixel selection transistor Q has a gate connected to a gate line (row scanning line) G and a drain connected to a data line (column signal line) D. Further, as shown in FIG. 11, the liquid crystal element LC has a configuration in which a liquid crystal display (liquid crystal layer) LCM is sandwiched between a reflective electrode (pixel drive electrode) PE and a counter electrode (common electrode) CE facing each other. Has been.

液晶素子LCは、共通電極CEに固定電圧Vcomが印加され、反射電極(画素駆動電極)PEに映像信号に応じた様々な電圧が供給されることで、液晶表示体LCMの光変調率を制御し、映像として表示する。普通、液晶素子LCは交流駆動した方が信頼性の長期安定化が図れることから、共通電極CEの固定電圧Vcomに対して、反射電極(画素駆動電極)PEには映像信号に応じて光の変調率が同じになるような正側と負側の電圧を交互に与えて交流駆動を行っている。   In the liquid crystal element LC, the fixed voltage Vcom is applied to the common electrode CE, and various voltages according to the video signal are supplied to the reflective electrode (pixel drive electrode) PE, thereby controlling the light modulation rate of the liquid crystal display LCM. Display as video. Normally, the liquid crystal element LC can be stabilized for a long time by AC driving, so that the reflection electrode (pixel driving electrode) PE receives light according to the video signal with respect to the fixed voltage Vcom of the common electrode CE. AC driving is performed by alternately applying positive and negative voltages that have the same modulation rate.

場合によっては、映像信号のダイナミックレンジ縮小などの目的で、正側と負側の電圧で駆動するタイミングに合わせて、対向電極の電圧を切り替えたりする応用例もあるが、基本的な考え方は同じである。   In some cases, there is an application example where the voltage of the counter electrode is switched according to the timing of driving with the positive and negative voltages for the purpose of reducing the dynamic range of the video signal, but the basic idea is the same It is.

従来の液晶表示装置においては、通常、各画素への映像信号の書き込みは1フレームに1回行われ、1フレーム毎に交互に、共通電極CEに対して正側と負側の映像信号を信号保持容量Csに書き込んだ後、その保持電圧を反射電極(画素駆動電極)PEに印加して液晶素子LCを交流駆動することになる。なお、この場合の書き込み周波数の2倍の周波数で液晶を交流駆動する倍速駆動の例もあるが、周波数としては、60Hzが120Hzになる程度であり、いずれにしても高い周波数ではない。   In the conventional liquid crystal display device, the video signal is normally written to each pixel once per frame, and the video signal on the positive side and the negative side is signaled alternately with respect to the common electrode CE every frame. After writing into the storage capacitor Cs, the storage voltage is applied to the reflective electrode (pixel drive electrode) PE to drive the liquid crystal element LC with alternating current. In this case, there is an example of double speed driving in which the liquid crystal is AC driven at a frequency twice as high as the writing frequency, but the frequency is about 60 Hz to 120 Hz, and is not a high frequency in any case.

一方、液晶素子に対しては、より高い周波数で交流駆動することで、反射電極(画素駆動電極)PEと共通電極CEとの間の直流分をゼロにできれば、焼き付き防止など信頼性の向上につながり、画像の表示品質も高まる。   On the other hand, if the liquid crystal element is driven with alternating current at a higher frequency so that the direct current component between the reflective electrode (pixel drive electrode) PE and the common electrode CE can be reduced to zero, it is possible to improve reliability such as prevention of burn-in. Connection and image display quality are also improved.

これまで、画素選択トランジスタの寄生容量に起因するフィードスルーへの対策(例えば、特許文献1参照)や保持容量のリーク対策(例えば、特許文献2参照)など、書き込まれた信号分の劣化を防止する方法が開示されている。しかしながら、液晶をより高い周波数で交流駆動する取り組みはあまり検討されてこなかったようである。   Until now, prevention of deterioration of written signals such as countermeasures against feedthrough caused by parasitic capacitance of the pixel selection transistor (for example, refer to Patent Document 1) and countermeasures for leakage of a storage capacitor (for example, refer to Patent Document 2). A method is disclosed. However, it seems that efforts to drive alternating current at higher frequencies have not been studied much.

なお、同一の走査線に接続された複数個の画素毎に、各画素の保持容量をその走査線に対応する保持容量線と隣接する走査線に対応する別の保持容量線とに交互に接続し、画素駆動電極と対向電極の間の直流分を補償するための補償電圧を、保持容量線毎に反転させて与えることにより、共通電極線や共通電極の電位変動等に起因する画質劣化の発生を防止するようにした液晶表示装置は従来知られている(例えば、特許文献3参照)。   For each of a plurality of pixels connected to the same scanning line, the storage capacitor of each pixel is alternately connected to the storage capacitor line corresponding to the scanning line and another storage capacitor line corresponding to the adjacent scanning line. The compensation voltage for compensating the direct current component between the pixel drive electrode and the counter electrode is inverted for each storage capacitor line, so that the image quality deterioration caused by the potential fluctuation of the common electrode line or the common electrode is reduced. A liquid crystal display device that prevents generation thereof has been conventionally known (see, for example, Patent Document 3).

特開2006−10897号公報JP 2006-10897 A 特開2002−250938号公報JP 2002-250938 A 特開2004−354742号公報JP 2004-354742 A

前述したように、液晶素子の焼き付き防止などの信頼性を高める手段として、高い周波数で液晶素子を交流駆動することが望ましいが、画素への書き込み時間などの制約から対向電極電圧に対して正側と負側の映像信号を交互に高速に書き込むことは難しく、従来は交流駆動の周波数はフレームレートあるいはその2倍ぐらいの周波数でしか行われていない。   As described above, it is desirable to drive the liquid crystal element with an alternating current at a high frequency as a means for improving reliability such as prevention of burn-in of the liquid crystal element, but it is positive with respect to the counter electrode voltage due to restrictions such as writing time to the pixel. It is difficult to alternately write video signals on the negative side and the negative side at high speed, and conventionally, the frequency of AC drive is only performed at a frame rate or about twice that frequency.

また、特許文献3記載の液晶表示装置では、補償電圧はフレーム毎にしか極性反転ができず、また、画像信号電圧は共通電極の電圧Vcomに対して正側と負側の2種類の電圧が必要である。   Further, in the liquid crystal display device described in Patent Document 3, the polarity of the compensation voltage can be reversed only for each frame, and the image signal voltage has two types of voltages, positive and negative, with respect to the common electrode voltage Vcom. is necessary.

なお、液晶素子の駆動方法としては、主に振幅変調を用いたアナログ駆動方式及びパルス幅変調を用いたデジタル駆動方式の2つがある。アナログ駆動方式は連続した階調表現に優れている長所を持つが、高精度な電気的調整が必要な点や、液晶素子の高周波駆動が難しいために液晶素子の長期信頼性の点では課題を持つ。一方、デジタル駆動方式は、アナログ方式と比較して電気的な調整が簡単である、高周波駆動を行うために液晶素子の長期信頼性を向上させる事が可能、といった長所を持つが、連続した階調表現では劣る。   There are mainly two methods for driving the liquid crystal element: an analog driving method using amplitude modulation and a digital driving method using pulse width modulation. The analog drive method has the advantage of being excellent in continuous tone expression, but there are problems in terms of long-term reliability of the liquid crystal element because high-precision electrical adjustment is necessary and high-frequency drive of the liquid crystal element is difficult. Have. On the other hand, the digital drive method has advantages such as easier electrical adjustment compared to the analog method and improved long-term reliability of the liquid crystal element for high-frequency drive, Inferior in key expression.

そこで、振幅変調による連続的な階調表現と液晶素子の高周波駆動による長期信頼性との両立を可能とする、上記のアナログ駆動方式とデジタル駆動方式の長所を併せ持つ第三の駆動方式が望まれている。この第三の駆動方式では、液晶素子のDCオフセットに起因する共通電極電圧の中心電位と、正極性用及び負極性用ランプ信号の反転中心電位とが不一致により、最大のコントラストを得ることが困難となる。   Therefore, a third driving method that combines the advantages of the analog driving method and the digital driving method, which enables both continuous gradation expression by amplitude modulation and long-term reliability by high-frequency driving of liquid crystal elements, is desired. ing. In this third driving method, it is difficult to obtain the maximum contrast because the center potential of the common electrode voltage caused by the DC offset of the liquid crystal element and the inversion center potentials of the positive and negative polarity ramp signals do not match. It becomes.

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、液晶素子をフレームレートの2倍以上の高周波数で交流駆動すると共に、第三の駆動方式における液晶素子のDCオフセットにより起因する共通電極電圧の中心電位と、正極性用及び負極性用ランプ信号の反転中心電位との不一致を補正して、最大のコントラストを得ることができる液晶表示装置及びその共通電極電圧設定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points. The liquid crystal element is AC-driven at a high frequency that is twice or more the frame rate, and the center of the common electrode voltage caused by the DC offset of the liquid crystal element in the third driving method. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of obtaining a maximum contrast by correcting a mismatch between the potential and the inversion center potentials of the positive and negative polarity ramp signals, and a common electrode voltage setting method thereof. .

上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、2本のデータ線を一組とする複数組のデータ線と複数本のゲート線とがそれぞれ交差する交差部に設けられており、
対向する画素駆動電極と共通電極との間に液晶層が挟持された液晶素子と、一組の2本のデータ線の一方を介して供給される正極性映像信号をサンプリングして一定期間保持する第1のサンプリング及び保持手段と、一組の2本のデータ線の他方を介して供給される負極性映像信号をサンプリングして一定期間保持する第2のサンプリング及び保持手段と、第1のサンプリング及び保持手段に保持された正極性映像信号電圧と第2のサンプリング及び保持手段に保持された負極性映像信号電圧とを、垂直走査期間より短い所定周期で切り替えて画素駆動電極に印加するスイッチング手段と、をそれぞれ備える複数の画素と、
最小値及び最大値の一方から他方まで連続的に1水平走査期間で変化し、かつ、互いにレベル変化方向が逆に設定された正極性用ランプ信号と負極性用ランプ信号とを発生するランプ信号発生手段と、デジタル映像信号の1ラインの各画素の値と、1水平走査期間内で最小階調値から最大階調値まで単調的に変化して一巡するカウンタ値とを画素単位で比較し、比較結果が一致した画素に接続された一組のデータ線に、一致時における正極性用ランプ信号と負極性用ランプ信号の電位をそれぞれ正極性映像信号及び負極性映像信号として出力し、画素の第1及び第2のサンプリング及び保持手段にサンプリングして保持させることを、デジタル映像信号のライン単位で行うDA変換手段と、複数の画素内の液晶素子の共通電極に対し、スイッチング手段による正極性映像信号電圧の画素駆動電極電圧の印加期間は第1の電圧を生成して印加し、負極性映像信号電圧の画素駆動電極電圧の印加期間は第2の電圧を生成して印加する共通電極電圧生成手段とを有し、共通電極電圧生成手段は、
DA変換手段により所望の画素に対して出力される正極性用ランプ信号の電位と、負極性用ランプ信号の電位とが等しくなるときの階調の映像データを選択し、選択したその映像データをデジタル映像信号として入力した状態で得られる複数の画素からの光が少なくとも最小照度となる共通電極の直流電位を検出した後、直流電位に関連した電位に対して正極性用ランプ信号及び負極性用ランプ信号の最大値と最小値との中間値だけ低い値から一定値ずつ段階的に低くする第3の電圧と、中間値だけ高い値から一定値ずつ段階的に高くする第4の電圧とを交互に切り替えて所定周期の方形波として液晶素子の共通電極に印加した状態で最大階調の映像データと最小階調の映像データを順次に入力したときの複数の画素からの光の照度を測定することを、正極性用ランプ信号及び負極性用ランプ信号の最大値を一定電圧ずつ段階的に変化させて許容最大値に達するまで繰り返し、それにより得られた最大階調の映像データ入力時の第1の測定照度と最小階調の映像データ入力時の第2の測定照度との比が最大となるときの第3の電圧と第4の電圧とが、第1の電圧と第2の電圧として予め設定されていることを特徴とすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the liquid crystal display device of the present invention is provided at an intersection where a plurality of data lines and a plurality of gate lines intersect each other, each of which includes two data lines.
A liquid crystal element in which a liquid crystal layer is sandwiched between an opposing pixel drive electrode and a common electrode, and a positive video signal supplied via one of a pair of two data lines are sampled and held for a certain period. A first sampling and holding means; a second sampling and holding means for sampling and holding a negative video signal supplied via the other of the pair of two data lines; and a first sampling. And switching means for switching the positive video signal voltage held in the holding means and the negative video signal voltage held in the second sampling and holding means at a predetermined cycle shorter than the vertical scanning period and applying them to the pixel drive electrodes. A plurality of pixels each comprising:
A ramp signal that generates a positive polarity ramp signal and a negative polarity ramp signal that change continuously in one horizontal scanning period from one of the minimum value and the maximum value and whose level change directions are opposite to each other. The generation means, the value of each pixel of one line of the digital video signal, and the counter value that monotonously changes from the minimum gradation value to the maximum gradation value within one horizontal scanning period are compared in units of pixels. The potentials of the positive polarity ramp signal and the negative polarity ramp signal at the time of coincidence are output as a positive polarity video signal and a negative polarity video signal to a set of data lines connected to the pixel whose comparison result matches, respectively, The first and second sampling and holding means perform sampling and holding for each line of the digital video signal, and the switch for the common electrodes of the liquid crystal elements in the plurality of pixels. The first voltage is generated and applied during the application period of the pixel drive electrode voltage of the positive video signal voltage by the scanning means, and the second voltage is generated during the application period of the pixel drive electrode voltage of the negative video signal voltage. Common electrode voltage generating means to be applied, the common electrode voltage generating means,
Select the video data of the gradation when the potential of the positive polarity ramp signal output to the desired pixel by the DA conversion means becomes equal to the potential of the negative polarity ramp signal, and select the selected video data. After detecting the DC potential of the common electrode where the light from multiple pixels obtained at the time of input as a digital video signal has at least the minimum illuminance, the positive ramp signal and the negative polarity signal with respect to the potential related to the DC potential A third voltage that decreases stepwise from a lower value by an intermediate value between the maximum and minimum values of the ramp signal, and a fourth voltage that stepwise increases from a higher value by an intermediate value step by step. Measures the illuminance of light from multiple pixels when the maximum gradation image data and the minimum gradation image data are sequentially input while being alternately applied to the common electrode of the liquid crystal element as a square wave with a predetermined period. You This is repeated until the maximum value of the positive polarity ramp signal and the negative polarity ramp signal is changed step by step by a constant voltage until the allowable maximum value is reached. The third voltage and the fourth voltage when the ratio between the first measured illuminance and the second measured illuminance at the time of inputting the video data of the minimum gradation becomes the maximum are the first voltage and the second voltage. It is characterized by being preset.

また、本発明の液晶表示装置は、上記の共通電極電圧生成手段が、直流電位に関連した電位として、複数の画素からの光が1番低い照度時の共通電極の第1の直流電位と、2番目に低い照度時の共通電極の第2の直流電位との平均値を用いることを特徴とする。   Further, in the liquid crystal display device of the present invention, the common electrode voltage generation unit includes the first DC potential of the common electrode when the light from the plurality of pixels has the lowest illuminance as the potential related to the DC potential, An average value with the second DC potential of the common electrode at the second lowest illuminance is used.

また、上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置の共通電極電圧設定方法は、2本のデータ線を一組とする複数組のデータ線と複数本のゲート線とがそれぞれ交差する交差部に設けられた複数の画素のそれぞれが、対向する画素駆動電極と共通電極との間に液晶層が挟持された液晶素子と、一組の2本のデータ線の一方を介して供給される正極性映像信号をサンプリングして一定期間保持する第1のサンプリング及び保持手段と、一組の2本のデータ線の他方を介して供給される負極性映像信号をサンプリングして一定期間保持する第2のサンプリング及び保持手段と、第1のサンプリング及び保持手段に保持された正極性映像信号電圧と第2のサンプリング及び保持手段に保持された負極性映像信号電圧とを、垂直走査期間より短い所定周期で切り替えて画素駆動電極に印加するスイッチング手段と、をそれぞれ備え、
最小値及び最大値の一方から他方まで連続的に1水平走査期間で変化し、かつ、互いにレベル変化方向が逆に設定された正極性用ランプ信号と負極性用ランプ信号とを発生するランプ信号発生手段と、デジタル映像信号の1ラインの各画素の値と、1水平走査期間内で最小階調値から最大階調値まで単調的に変化して一巡するカウンタ値とを画素単位で比較し、比較結果が一致した画素に接続された一組のデータ線に、一致時における正極性用ランプ信号と負極性用ランプ信号の電位をそれぞれ正極性映像信号及び負極性映像信号として出力し、画素の第1及び第2のサンプリング及び保持手段にサンプリングして保持させることを、デジタル映像信号のライン単位で行うDA変換手段とを有する液晶表示装置の複数の画素内の液晶素子の共通電極へ印加する共通電極電圧を設定する方法であって、
DA変換手段により所望の画素に対して出力される正極性用ランプ信号の電位と、負極性用ランプ信号の電位とが等しくなるときの階調の映像データを選択する第1のステップと、第1のステップで選択した映像データをデジタル映像信号として入力した状態で得られる複数の画素からの光が少なくとも最小照度となる共通電極の直流電位を検出する第2のステップと、第2のステップで検出した直流電位に関連した電位に対して正極性用ランプ信号及び負極性用ランプ信号の最大値と最小値との中間値だけ低い値から一定値ずつ段階的に低くする第1の電圧と、中間値だけ高い値から一定値ずつ段階的に高くする第2の電圧とを交互に切り替えて所定周期の方形波として液晶素子の共通電極に印加した状態で最大階調の映像データと最小階調の映像データを順次に入力したときの複数の画素からの光の照度を測定する第3のステップと、正極性用ランプ信号及び負極性用ランプ信号の最大値を一定電圧上昇させて第1乃至第3のステップを繰り返すことを、最大値が許容最大値に達するまで繰り返す第4のステップと、第4のステップによる第1乃至第3のステップの繰り返し処理終了後に、第3のステップで測定して得られた最大階調の映像データ入力時の第1の測定照度と最小階調の映像データ入力時の第2の測定照度との比が最大となるときの第1の電圧と第2の電圧とを、所定周期の方形波である共通電極電圧のハイレベルとローレベルとして設定する第5のステップと、を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a common electrode voltage setting method for a liquid crystal display device according to the present invention includes a plurality of data lines each including two data lines and a plurality of gate lines intersecting each other. Each of the plurality of pixels provided at the intersection is supplied via a liquid crystal element in which a liquid crystal layer is sandwiched between an opposing pixel drive electrode and a common electrode, and one of a pair of two data lines. A first sampling and holding means for sampling a positive video signal and holding it for a certain period, and a negative video signal supplied via the other of the two data lines in a set, and holding for a certain period The second sampling and holding unit, the positive video signal voltage held in the first sampling and holding unit, and the negative video signal voltage held in the second sampling and holding unit are shorter than the vertical scanning period. Comprising a switching means for applying to the pixel driving electrode is switched at a predetermined period, respectively,
A ramp signal that generates a positive polarity ramp signal and a negative polarity ramp signal that change continuously in one horizontal scanning period from one of the minimum value and the maximum value and whose level change directions are opposite to each other. The generation means, the value of each pixel of one line of the digital video signal, and the counter value that monotonously changes from the minimum gradation value to the maximum gradation value within one horizontal scanning period are compared in units of pixels. The potentials of the positive polarity ramp signal and the negative polarity ramp signal at the time of coincidence are output as a positive polarity video signal and a negative polarity video signal to a set of data lines connected to the pixel whose comparison result matches, respectively, The first and second sampling and holding means are sampled and held for each line of the digital video signal, and the DA conversion means is used to share the liquid crystal elements in a plurality of pixels of the liquid crystal display device. A method for setting a common electrode voltage applied to the electrodes,
A first step of selecting video data of a gradation when the potential of the positive polarity ramp signal output to a desired pixel by the DA conversion means is equal to the potential of the negative polarity ramp signal; A second step of detecting a DC potential of the common electrode at which light from a plurality of pixels obtained in a state where the video data selected in step 1 is inputted as a digital video signal, and a second step; A first voltage that decreases stepwise from a lower value by an intermediate value between the maximum value and the minimum value of the positive polarity ramp signal and the negative polarity ramp signal with respect to the potential related to the detected DC potential; The image data of the maximum gradation and the minimum floor are applied while alternately switching the second voltage, which is gradually increased from the higher value by the intermediate value, stepwise to the common electrode of the liquid crystal element as a square wave of a predetermined period. A third step of measuring the illuminance of light from a plurality of pixels when the video data are sequentially input, and the maximum values of the positive polarity ramp signal and the negative polarity ramp signal are increased by a constant voltage to increase the first to Repeating the third step is measured at the third step after the fourth step that repeats until the maximum value reaches the allowable maximum value and after the repetition of the first to third steps according to the fourth step. The first voltage and the second voltage when the ratio of the first measured illuminance at the time of video data input of the maximum gradation obtained and the second measured illuminance at the time of input of video data of the minimum gradation is maximized. And a fifth step of setting the voltage as a high level and a low level of a common electrode voltage which is a square wave having a predetermined period.

更に、上記の目的を達成するため、本発明の液晶表示装置の共通電極電圧設定方法は、第3のステップが、第2のステップで検出した直流電位に関連した電位として、複数の画素からの光が1番低い照度時の共通電極の第1の直流電位と、2番目に低い照度時の共通電極の第2の直流電位との平均値を用いることを特徴とする。   Furthermore, in order to achieve the above object, the common electrode voltage setting method for a liquid crystal display device according to the present invention is characterized in that the third step outputs a plurality of pixels as potentials related to the DC potential detected in the second step. An average value of the first DC potential of the common electrode when the light has the lowest illuminance and the second DC potential of the common electrode when the light is the second lowest is used.

本発明によれば、液晶素子をフレームレートの2倍以上の高周波数で交流駆動すると共に、アナログ駆動方式とデジタル駆動方式の長所を併せ持つ第三の駆動方式における液晶素子のDCオフセットにより起因する共通電極電圧の中心電位と、正極性用及び負極性用ランプ信号の反転中心電位との不一致を補正して、最大のコントラストを得ることができる。   According to the present invention, the liquid crystal element is AC-driven at a high frequency that is twice or more the frame rate, and is common due to the DC offset of the liquid crystal element in the third drive system having the advantages of the analog drive system and the digital drive system. The maximum contrast can be obtained by correcting the mismatch between the center potential of the electrode voltage and the inverted center potential of the positive and negative ramp signals.

本発明の液晶表示装置の一実施の形態の構成図である。It is a block diagram of one embodiment of the liquid crystal display device of the present invention. 図1中の画素の一例の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of an example of the pixel in FIG. 1. 図2の動作説明用タイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 2. 正極性映像信号と負極性映像信号の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of a positive video signal and a negative video signal. 図1の動作説明用タイミングチャートである。2 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 1. 入力信号レベルのみに着目した場合のDCバランスの概念図である。It is a conceptual diagram of DC balance when paying attention only to the input signal level. 液晶表示装置のDCオフセットによりDCバランスが崩れた場合を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the case where DC balance collapse | crumbles by DC offset of a liquid crystal display device. 本発明で用いる基準ランプ電圧の中心電位調整システムの一実施の形態のシステム構成図である。It is a system block diagram of one Embodiment of the center electric potential adjustment system of the reference lamp voltage used by this invention. 図8の動作説明用フローチャート及びランプ電圧の定義を説明する図である。It is a figure explaining the flowchart for operation | movement description of FIG. 8, and the definition of a lamp voltage. 図8の中心電位調整システムによる、液晶表示装置のDCオフセットを考慮した、反転中心電位の検出方法を説明する図である。It is a figure explaining the detection method of the inversion center potential in consideration of DC offset of the liquid crystal display device by the center potential adjustment system of FIG. 従来の液晶表示装置における液晶素子の一例の構成図である。It is a block diagram of an example of the liquid crystal element in the conventional liquid crystal display device.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明になる液晶表示装置の一実施の形態の構成図を示す。同図に示すように、本実施の形態の液晶表示装置100は、シフトレジスタ回路101a及び101bと、1ラインラッチ回路102と、コンパレータ103と、階調カウンタ104と、アナログスイッチ105と、水平方向にm個、垂直方向にn個それぞれマトリクス状に配置された画素106と、タイミング発生器107と、極性切り替え制御回路108と、垂直シフトレジスタ及びレベルシフタ109と、インバータINVと、2個のAND回路AND−1及びAND−2を一組とするn組のAND回路とから構成される。更に、液晶表示装置100は、ランプ信号発生器110と共通電極電圧生成回路111とを備えている。   FIG. 1 shows a configuration diagram of an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention. As shown in the figure, the liquid crystal display device 100 of the present embodiment includes shift register circuits 101a and 101b, a one-line latch circuit 102, a comparator 103, a gradation counter 104, an analog switch 105, and a horizontal direction. M, n pixels in the vertical direction, timing generator 107, polarity switching control circuit 108, vertical shift register and level shifter 109, inverter INV, and two AND circuits It is composed of n sets of AND circuits each including AND-1 and AND-2. Further, the liquid crystal display device 100 includes a ramp signal generator 110 and a common electrode voltage generation circuit 111.

シフトレジスタ回路101a及び101b、1ラインラッチ回路102、コンパレータ103、及び階調カウンタ104からなる水平ドライバ回路は、アナログスイッチ105と共にデータ線駆動回路を構成している。なお、コンパレータ103は、図1では図示の簡単のために一つのブロックで示しているが、実際には各画素列毎に設けられている。   The horizontal driver circuit including the shift register circuits 101 a and 101 b, the one-line latch circuit 102, the comparator 103, and the gray scale counter 104 constitutes a data line driving circuit together with the analog switch 105. Note that the comparator 103 is shown as one block in FIG. 1 for simplicity of illustration, but is actually provided for each pixel column.

図1に示すアナログスイッチ105は、各画素列毎に正極性用及び負極性用の2つ1組のサンプリング用アナログスイッチが配置された構成である。図1に示す画素106は、2本を一組とするm組のデータ線(D1+とD1-、・・・、Dm+とDm-)と、n本のゲート線(G1、・・・、Gn)との交差部に配置されている。これらn・m個の画素106は、それぞれ例えば図2に示す構成とされている。   The analog switch 105 shown in FIG. 1 has a configuration in which a pair of sampling analog switches for positive polarity and negative polarity are arranged for each pixel column. The pixel 106 shown in FIG. 1 includes m sets of data lines (D1 + and D1-,..., Dm + and Dm-) and n gate lines (G1,..., Gn). ). Each of these n · m pixels 106 is configured as shown in FIG. 2, for example.

図2は本発明になる液晶表示装置における一画素の一例の等価回路図を示す。同図において、画素106は、正極性、負極性の画素信号を書き込むための画素選択トランジスタQ1及びQ2と、各々の極性の画像信号電圧を並列的に保持する独立した2つの保持容量C1及びC2と、トランジスタQ3〜Q6、Q9及びQ10と、反射電極(以下、画素駆動電極という)PE等からなる図11に示した液晶素子と同じ構成の液晶素子LCとからなる。   FIG. 2 shows an equivalent circuit diagram of an example of one pixel in the liquid crystal display device according to the present invention. In the figure, a pixel 106 includes pixel selection transistors Q1 and Q2 for writing positive and negative pixel signals, and two independent holding capacitors C1 and C2 for holding image signal voltages of respective polarities in parallel. And a liquid crystal element LC having the same configuration as that of the liquid crystal element shown in FIG. 11, which includes a reflective electrode (hereinafter referred to as a pixel drive electrode) PE and the like.

トランジスタQ3、Q4はインピーダンス変換用ソースフォロワ回路を構成している。また、トランジスタQ3のソースにドレインが接続されたトランジスタQ5と、トランジスタQ4のソースにドレインが接続されたトランジスタQ6とは、それぞれスイッチングトランジスタである。トランジスタQ5及びQ6の各ソースは液晶素子LCの画素駆動電極PEに接続されている。トランジスタQ9は、ソースフォロワ・バッファを形成する定電流負荷用トランジスタで、極性切り替えスイッチングトランジスタQ5、Q6の後段、すなわち画素駆動電極PEのノードに配置され、正極性・負極性のソースフォロワ回路双方の負荷として共通に機能する。   The transistors Q3 and Q4 constitute an impedance conversion source follower circuit. The transistor Q5 whose drain is connected to the source of the transistor Q3 and the transistor Q6 whose drain is connected to the source of the transistor Q4 are switching transistors. The sources of the transistors Q5 and Q6 are connected to the pixel drive electrode PE of the liquid crystal element LC. The transistor Q9 is a constant current load transistor that forms a source follower buffer. The transistor Q9 is arranged at the subsequent stage of the polarity switching switching transistors Q5 and Q6, that is, at the node of the pixel drive electrode PE, and has both positive and negative polarity source follower circuits. Functions in common as a load.

画素部データ線は、各画素について正極性用データ線D+、負極性用データ線D-の2本一組で構成され、図示しないデータ線駆動回路でサンプリングされた互いに極性の異なる映像信号が供給される。画素選択トランジスタQ1、Q2の各ドレイン端子は各々正極性用データ線Di+(図1のD1+〜Dm+のいずれか1本)、負極性用データ線Di-(図1のD1-〜Dm-のいずれか1本)に接続され、各ゲート端子は同一行について行走査線Gj(図1のゲート線G1〜Gnのいずれか1本に相当)に接続されている。   The pixel portion data line is composed of a pair of positive data line D + and negative data line D- for each pixel, and video signals having different polarities sampled by a data line driving circuit (not shown) are provided. Supplied. The drain terminals of the pixel selection transistors Q1 and Q2 are respectively connected to the positive polarity data line Di + (any one of D1 + to Dm + in FIG. 1) and the negative polarity data line Di− (D1 to Dm− in FIG. 1). Any one) is connected, and each gate terminal is connected to the row scanning line Gj (corresponding to any one of the gate lines G1 to Gn in FIG. 1) for the same row.

更に、画素駆動電極PEと正極性の映像信号書き込み用データ線Di+の間に検査用スイッチング手段として、トランジスタQ10が設けられている。同じ行にある画素回路内の各トランジスタQ10は、読み出し制御端子であるゲートが読み出し用スイッチの選択線RDに共通配線されている。この選択線RDを介してトランジスタQ10のゲートに印加される選択制御信号は、通常の画像表示モード(画素書き込みモード)時には全画素行のトランジスタQ10をオフ状態に制御し、画素検査モード(画素読み出しモード)時には検査対象の画素行のトランジスタQ10を順次オンとする。ここで、画素検査モードは、複数の画素がマトリクス状に配置された画素部から1画素ずつ画素値をデータ線に読み出して、1画素ずつ欠陥の有無を検査するモードである。従って、画素検査モードでは、データ線には書き込み用映像信号は入力されず、画素部が読み出しモードとされる。   Further, a transistor Q10 is provided as a switching means for inspection between the pixel drive electrode PE and the positive video signal writing data line Di +. In each of the transistors Q10 in the pixel circuit in the same row, a gate that is a readout control terminal is commonly connected to a selection line RD of the readout switch. The selection control signal applied to the gate of the transistor Q10 through the selection line RD controls the transistors Q10 in all the pixel rows to be turned off in the normal image display mode (pixel writing mode), and the pixel inspection mode (pixel reading). Mode), the transistors Q10 in the pixel rows to be inspected are sequentially turned on. Here, the pixel inspection mode is a mode in which pixel values are read out to the data line pixel by pixel from a pixel portion in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and the presence or absence of defects is inspected pixel by pixel. Accordingly, in the pixel inspection mode, the video signal for writing is not input to the data line, and the pixel portion is set to the reading mode.

このような画素検査モードでの行選択手段は、映像信号の書き込みと同様に、シフトレジスタで構成される垂直方向駆動回路と同様な構成で実現される。また、信号書き込み用の垂直方向駆動回路のシフトレジスタを上記画素検査モードの行選択手段と共用することも可能である。   The row selection means in such a pixel inspection mode is realized with the same configuration as that of the vertical driving circuit formed of a shift register, similarly to the writing of the video signal. It is also possible to share the shift register of the vertical driving circuit for signal writing with the row selection means in the pixel inspection mode.

図1に戻って説明する。画素106は、垂直方向にn行設けられ、水平方向にはm列設けられている。1行目のm個の画素106にはゲート線G1と、読み出し用スイッチの選択線RD1とが共通に接続されている。n行目のm個の画素106にはゲート線Gnと、読み出し用スイッチの選択線RDnとが共通に接続されている。他の各行iのm個の画素106も同様に、各画素行毎に、ゲート線Giと読み出し用スイッチの選択線RDiとが共通に接続されている。   Returning to FIG. The pixels 106 are provided in n rows in the vertical direction and m columns in the horizontal direction. A gate line G1 and a read switch selection line RD1 are commonly connected to the m pixels 106 in the first row. A gate line Gn and a read switch selection line RDn are commonly connected to the m pixels 106 in the n-th row. Similarly, in each of the m pixels 106 in each row i, the gate line Gi and the read switch selection line RDi are commonly connected to each pixel row.

AND回路1−1は、制御端子WT/RDからの選択制御信号と、垂直シフトレジスタ及びレベルシフタ109の1行目の出力端子からの垂直方向駆動信号とを論理積演算してゲート線G1へ出力する。AND回路1−2は、制御端子WT/RDからの選択制御信号をインバータINVで論理反転した信号と、垂直シフトレジスタ及びレベルシフタ109の1行目の出力端子からの垂直方向駆動信号とを論理積演算して読み出し用スイッチの選択線RD1へ出力する。   The AND circuit 1-1 performs an AND operation on the selection control signal from the control terminal WT / RD and the vertical direction drive signal from the output terminal of the first row of the vertical shift register and level shifter 109, and outputs it to the gate line G1. To do. The AND circuit 1-2 logically ANDs the signal obtained by logically inverting the selection control signal from the control terminal WT / RD with the inverter INV and the vertical driving signal from the output terminal of the first row of the vertical shift register and level shifter 109. Calculate and output to the selection line RD1 of the read switch.

AND回路n−1は、制御端子WT/RDからの選択制御信号と、垂直シフトレジスタ及びレベルシフタ109のn行目の出力端子からの垂直方向駆動信号とを論理積演算してゲート線Gnへ出力する。AND回路n−2は、制御端子WT/RDからの選択制御信号をインバータINVで論理反転した信号と、垂直シフトレジスタ及びレベルシフタ109のn行目の出力端子からの垂直方向駆動信号とを論理積演算して読み出し用スイッチの選択線RDnへ出力する。   The AND circuit n-1 performs a logical product operation on the selection control signal from the control terminal WT / RD and the vertical driving signal from the output terminal of the nth row of the vertical shift register and level shifter 109, and outputs the result to the gate line Gn. To do. The AND circuit n-2 ANDs the signal obtained by logically inverting the selection control signal from the control terminal WT / RD with the inverter INV and the vertical driving signal from the output terminal of the nth row of the vertical shift register and level shifter 109. Calculate and output to the selection line RDn of the read switch.

他の画素行iの各画素回路も同様に、上記選択制御信号と垂直シフトレジスタ及びレベルシフタ109のi行目の出力端子からの垂直方向駆動信号とを論理積演算してゲート線Giへ出力するAND回路と、上記選択制御信号をインバータINVで論理反転した信号と、垂直シフトレジスタ及びレベルシフタ109のi行目の出力端子からの垂直方向駆動信号とを論理積演算して読み出し用スイッチの選択線RDiへ出力するAND回路に接続されている。これらの選択線RD1〜RDiは、同じ画素行の画素106内の図2に示したトランジスタQ10のゲートに接続されている。   Similarly, each pixel circuit in the other pixel row i performs a logical product operation on the selection control signal and the vertical direction drive signal from the i-th row output terminal of the vertical shift register and level shifter 109 and outputs the result to the gate line Gi. An AND circuit, a signal obtained by logically inverting the selection control signal by the inverter INV, and a vertical direction driving signal from the output terminal of the i-th row of the vertical shift register and level shifter 109 are subjected to a logical product operation to select a selection line for the switch It is connected to an AND circuit that outputs to RDi. These selection lines RD1 to RDi are connected to the gate of the transistor Q10 shown in FIG. 2 in the pixels 106 in the same pixel row.

また、制御端子WT/RDは、通常の画像表示モード時(画素書き込みモード)時にはハイレベルの選択制御信号が供給され、画素検査モード(画素読み出しモード)時には、ローレベルの選択制御信号が供給される。垂直シフトレジスタ及びレベルシフタ109の各出力段に構成したANDゲート(AND1−1、AND1−2、・・・、ANDn−1、ANDn−2)のゲート機能により、通常の画像表示モード(画素書き込みモード)時にはゲート線G1、・・・、Gn等に順次選択パルスが出力される。   The control terminal WT / RD is supplied with a high-level selection control signal in the normal image display mode (pixel writing mode) and supplied with a low-level selection control signal in the pixel inspection mode (pixel readout mode). The A normal image display mode (pixel writing mode) is provided by the gate function of AND gates (AND1-1, AND1-2,..., ANDn-1, ANDn-2) configured in each output stage of the vertical shift register and level shifter 109. ) Sometimes selection pulses are sequentially output to the gate lines G1,.

一方、画素検査モード(画素読み出しモード)時は、ANDゲート(AND1−1、AND1−2、・・・、ANDn−1、ANDn−2)のゲート機能により、読み出し用スイッチの選択線RD1、・・・、RDnに順次選択パルスが出力される。これにより、制御端子WT/RDを介して入力される選択制御信号によって、垂直シフトレジスタ及びレベルシフタ109を共用してモード切り替えを行うことができる。   On the other hand, in the pixel inspection mode (pixel readout mode), the readout switch selection line RD1,... By the gate function of the AND gates (AND1-1, AND1-2,..., ANDn-1, ANDn-2). .., Selection pulses are sequentially output to RDn. Thus, the mode can be switched by sharing the vertical shift register and the level shifter 109 by the selection control signal input via the control terminal WT / RD.

上記の画素検査モードでは、選択された画素行における画素106内の図2に示したトランジスタQ10が、読み出し用スイッチの選択線RDを介してゲートに印加される選択パルスによりオンされる。これにより、画素駆動電極PEとデータ線間が導通状態となり、画素駆動電極電圧がデータ線に出力される。このとき、画素検査モードでの選択行の画素回路のバッファアンプ(の負荷素子)をアクティブとし、極性切り替え制御スイッチQ5、Q6のどちらか一方をオンとすると、その期間画素駆動電極はバッファ出力で駆動された状態となり、画素駆動電極に印加されている駆動電圧を電圧出力として信号線側に読み出すことが可能である。   In the pixel inspection mode, the transistor Q10 shown in FIG. 2 in the pixel 106 in the selected pixel row is turned on by a selection pulse applied to the gate through the selection line RD of the readout switch. As a result, the pixel drive electrode PE and the data line become conductive, and the pixel drive electrode voltage is output to the data line. At this time, when the buffer amplifier (load element) of the pixel circuit in the selected row in the pixel inspection mode is activated and one of the polarity switching control switches Q5 and Q6 is turned on, the pixel drive electrode is set to buffer output during that period. It is possible to read the driving voltage applied to the pixel driving electrode to the signal line side as a voltage output.

データ線側に読み出された画素駆動電極電圧は、図1の水平ドライバ回路を駆動することによって、アナログスイッチ105を介して映像データ共通入力端子(図1の例ではRef_Ramp(+))に時系列信号として出力される。この時系列信号を検出することで画素回路の検査(画素欠陥の検出)を行うことができる。   The pixel drive electrode voltage read to the data line side is supplied to the video data common input terminal (Ref_Ramp (+) in the example of FIG. 1) via the analog switch 105 by driving the horizontal driver circuit of FIG. Output as a series signal. By detecting this time series signal, inspection of the pixel circuit (detection of pixel defects) can be performed.

従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置では保持容量に保持した電荷の形で保持した電圧で画素を駆動する方式であるため、画素読み出し検査は電荷移動時の微小な電流変化を検出する高精度な検出アンプなどが要求されるのに対し、本実施形態による画素回路とその検査・読み出し手段の組み合わせでは、画素駆動電極の電圧、すなわちバッファアンプ出力により低出力インピーダンスで駆動される画素駆動電極の電圧そのものを読み出せる構成であるため、画素の欠陥検出や画素特性の検出をより容易に行うことができる。   In the conventional active matrix liquid crystal display device, the pixel is driven by the voltage held in the form of the charge held in the holding capacitor, so the pixel readout inspection is a highly accurate detection that detects a minute current change during charge movement. Whereas an amplifier or the like is required, in the combination of the pixel circuit according to the present embodiment and its inspection / reading means, the voltage of the pixel drive electrode, that is, the voltage of the pixel drive electrode driven with a low output impedance by the buffer amplifier output itself Therefore, pixel defect detection and pixel characteristic detection can be performed more easily.

次に、この画素106の交流駆動制御の概要について図3のタイミングチャートと共に説明する。図3(A)は、垂直同期信号VDを示し、図3(B)は、図2の画素106におけるトランジスタQ7のゲートに印加される配線Bの負荷特性制御信号を示す。また、図3(C)は、上記画素106における正極性側駆動電圧を転送するスイッチングトランジスタQ5のゲートに印加される配線S+のゲート制御信号、同図(D)は、上記画素106における負極性側駆動電圧を転送するスイッチングトランジスタQ6のゲートに印加される配線S-のゲート制御信号の各信号波形を示す。   Next, an outline of the AC drive control of the pixel 106 will be described with reference to the timing chart of FIG. 3A shows the vertical synchronization signal VD, and FIG. 3B shows a load characteristic control signal of the wiring B applied to the gate of the transistor Q7 in the pixel 106 of FIG. 3C shows the gate control signal of the wiring S + applied to the gate of the switching transistor Q5 that transfers the positive drive voltage in the pixel 106, and FIG. 3D shows the negative electrode in the pixel 106. 4 shows each signal waveform of a gate control signal of the wiring S− applied to the gate of the switching transistor Q6 that transfers the active drive voltage.

なお、図4は、画素に書込まれる正極性映像信号Iと、負極性映像信号IIの黒レベルから白レベルまでの関係を示す。正極性映像信号Iは、レベルが最小のとき黒レベル、最大のとき白レベルであるのに対し、負極性映像信号IIは、レベルが最小のとき白レベル、最大のとき黒レベルである。正極性映像信号Iと負極性映像信号IIの反転中心は、IIIで示される。   FIG. 4 shows the relationship from the black level to the white level of the positive video signal I and the negative video signal II written to the pixel. The positive video signal I has a black level when the level is minimum and a white level when the level is maximum, whereas the negative video signal II has a white level when the level is minimum and a black level when the level is maximum. The inversion center of the positive video signal I and the negative video signal II is indicated by III.

図4では、正極性映像信号Iは、レベルが最小のとき黒レベル、最大のとき白レベルで、負極性映像信号IIは、レベルが最小のとき白レベル、最大のとき黒レベルの場合を示しているが、本発明の液晶表示装置の画素回路では、正極性映像信号Iは、レベルが最小のとき白レベル、最大のとき黒レベルで、負極性映像信号IIは、レベルが最小のとき黒レベル、最大のとき白レベルであってもよい。   In FIG. 4, the positive polarity video signal I indicates the black level when the level is minimum and the white level when the level is maximum, and the negative polarity video signal II indicates the white level when the level is minimum and the black level when the level is maximum. However, in the pixel circuit of the liquid crystal display device of the present invention, the positive video signal I is a white level when the level is minimum, a black level when the level is maximum, and the negative video signal II is black when the level is minimum. The level may be a white level at the maximum.

図2において、図3(C)に示す配線S+のゲート制御信号がハイレベルの期間、正極性側スイッチングトランジスタQ5がオンとなり、この期間に配線Bに供給される負荷特性制御信号を図3(B)に示すようにハイレベルとすると、ソースフォロワ・バッファ回路がアクティブとなり、画素駆動電極PEノードが正極性の映像信号レベルに充電される。画素駆動電極PEの電位が完全に充電された状態となった時点で、配線Bの負荷特性制御信号をローレベルとし、かつ、そのとき配線S+のゲート制御信号もローレベルに切り替えると、画素駆動電極PEはフローティングとなり、液晶容量に正極性駆動電圧が保持される。   2, the positive polarity side switching transistor Q5 is turned on while the gate control signal of the wiring S + shown in FIG. 3C is at a high level, and the load characteristic control signal supplied to the wiring B during this period is shown in FIG. As shown in FIG. 5B, when the level is high, the source follower buffer circuit becomes active, and the pixel drive electrode PE node is charged to the positive video signal level. When the potential of the pixel drive electrode PE is fully charged, the load characteristic control signal of the wiring B is set to a low level, and at that time, the gate control signal of the wiring S + is also switched to a low level. The drive electrode PE is in a floating state, and a positive drive voltage is held in the liquid crystal capacitor.

一方、図3(D)に示す配線S-のゲート制御信号がハイレベルの期間、負極性側スイッチングトランジスタQ6がオンとなり、この期間に配線Bに供給される負荷特性制御信号を同図(B)に示すようにハイレベルとすると、ソースフォロワ・バッファ回路がアクティブとなり、画素駆動電極PEノードが負極性の映像信号レベルに充電される。画素駆動電極PEの電位が完全に充電された状態となった時点で、配線Bの負荷特性制御信号をローレベルとし、かつ、そのとき配線S-のゲート制御信号もローレベルに切り替えると、画素駆動電極PEはフローティングとなり、液晶容量に負極性駆動電圧が保持される。   On the other hand, when the gate control signal of the wiring S− shown in FIG. 3D is at a high level, the negative polarity side switching transistor Q6 is turned on, and the load characteristic control signal supplied to the wiring B during this period is shown in FIG. ), The source follower buffer circuit becomes active and the pixel drive electrode PE node is charged to the negative video signal level. When the potential of the pixel drive electrode PE is fully charged, the load characteristic control signal of the wiring B is set to the low level, and the gate control signal of the wiring S- is also switched to the low level at that time. The drive electrode PE is in a floating state, and the negative drive voltage is held in the liquid crystal capacitor.

以下、上記のスイッチングトランジスタQ5及びQ6を交互にオンとするスイッチングに同期して、定電流負荷トランジスタQ7を間欠的にアクティブとする動作を繰り返すことで液晶素子の画素駆動電極PEには正極性と負極性の各映像信号で交流化された駆動電圧VPEが図3(E)に示すように印加される。   Hereinafter, in synchronism with the switching in which the switching transistors Q5 and Q6 are alternately turned on, the operation for intermittently activating the constant current load transistor Q7 is repeated, whereby the pixel drive electrode PE of the liquid crystal element has positive polarity. A drive voltage VPE converted into an alternating current with each negative video signal is applied as shown in FIG.

本実施の形態では、保持電荷を直接画素駆動部に転送するのではなく、ソースフォロワ・バッファ回路を介して電圧を供給する構成のため、正負極性での繰り返し充放電を行っても電荷の中和の問題はなく、極性切り替えを多数回行っても電圧レベルの減衰がない駆動が実現できる。   In the present embodiment, the held charge is not directly transferred to the pixel driver, but is supplied with a voltage via the source follower buffer circuit. There is no problem of sum, and driving without voltage level attenuation can be realized even if polarity switching is performed many times.

また、図3(F)に示すVcomは、液晶表示装置の対向基板に形成した共通電極CEに印加する電圧を表している。液晶表示体LCMの実質的な交流駆動電圧は、この共通電極CEの印加電圧Vcomと画素駆動電極PEの印加電圧との差電圧である。本実施の形態では、共通電極電圧生成回路111は、図3(F)に示すように、画素駆動電極電位の反転基準レベルVcとほぼ等しい基準レベルに対して、画素極性切り替えと同期して反転する対称方形波を共通電極電圧Vcomとして生成して共通電極CEに印加する。これにより、共通電極CEの印加電圧Vcomと画素駆動電極PEの印加電圧との電位差の絶対値が常に同一となり、液晶表示体LCMには図3(G)に示すような直流成分のない交流電圧VLCが印加される。   Further, Vcom shown in FIG. 3F represents a voltage applied to the common electrode CE formed on the counter substrate of the liquid crystal display device. The substantial AC drive voltage of the liquid crystal display LCM is a difference voltage between the applied voltage Vcom of the common electrode CE and the applied voltage of the pixel drive electrode PE. In the present embodiment, as shown in FIG. 3F, the common electrode voltage generation circuit 111 inverts the reference level substantially equal to the inversion reference level Vc of the pixel drive electrode potential in synchronization with the pixel polarity switching. A symmetric square wave is generated as a common electrode voltage Vcom and applied to the common electrode CE. As a result, the absolute value of the potential difference between the applied voltage Vcom of the common electrode CE and the applied voltage of the pixel drive electrode PE is always the same, and the liquid crystal display LCM has an AC voltage having no DC component as shown in FIG. VLC is applied.

このように、本実施の形態は、共通電極CEの印加電圧を画素駆動電極PEと逆相で切り替えることによって、画素(PE)側の駆動電圧の振幅を1/2程度以下に低減できる。これより、画素回路や周辺走査回路を構成するトランジスタの必要耐圧が大幅に低減され、特殊な高耐圧構造、プロセスの適用が不要となり、通常のロジック用プロセスが適用できるため、製造コストが低減できる。また、本実施の形態では、上記のように低耐圧、小型トランジスタで画素回路などの駆動部が構成できるため、より高画素密度の液晶表示装置が実現でき、トランジスタ耐圧の低減により単位チャンネル幅あたりの駆動能力の高いトランジスタの採用が可能となるため、高速駆動動作への対応が容易となる、という効果が得られる。   As described above, in the present embodiment, the amplitude of the drive voltage on the pixel (PE) side can be reduced to about ½ or less by switching the voltage applied to the common electrode CE in a phase opposite to that of the pixel drive electrode PE. As a result, the required breakdown voltage of the transistors constituting the pixel circuit and the peripheral scanning circuit is greatly reduced, the application of a special high breakdown voltage structure and process is not required, and a normal logic process can be applied, thereby reducing the manufacturing cost. . Further, in this embodiment mode, a driver unit such as a pixel circuit can be configured with a low withstand voltage and small transistor as described above, so that a higher pixel density liquid crystal display device can be realized, and the per unit channel width can be reduced by reducing the transistor withstand voltage. Therefore, it is possible to employ a transistor having a high driving capability, and thus it is possible to easily cope with a high-speed driving operation.

本実施の形態では、配線S+、S-に交互に供給されるゲート制御信号は、スイッチングトランジスタQ5、Q6を交互にオン状態として画素駆動部に正極性、負極性に反転する液晶駆動信号を与えることができる。従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置では、垂直走査周期でしか極性反転を実現できなかったのに対し、本実施の形態では画素回路そのものに極性反転機能を備えており、これを高速で制御することにより、垂直走査周波数の制約のない、高い周波数での交流駆動が可能である。   In the present embodiment, the gate control signal supplied alternately to the wirings S + and S− is a liquid crystal drive signal that inverts the positive polarity and the negative polarity to the pixel driving portion with the switching transistors Q5 and Q6 alternately turned on. Can be given. In the conventional active matrix liquid crystal display device, the polarity inversion can be realized only in the vertical scanning period, whereas in the present embodiment, the pixel circuit itself has a polarity inversion function, which can be controlled at high speed. Therefore, AC driving at a high frequency without restriction of the vertical scanning frequency is possible.

再び図1に戻って説明する。図1に示す極性切り替え制御回路108は、タイミング発生器107からのタイミング信号に基づいて、前述した配線S+に正極性用ゲート制御信号、配線S-に負極性用ゲート制御信号、配線Bに負荷特性制御信号をそれぞれ出力する。通常の画像表示モード(画素書き込みモード)時にはハイレベルの選択制御信号が供給され、画素検査モード(画素読み出しモード)時には、ローレベルの選択制御信号が供給される。従って、垂直シフトレジスタ及びレベルシフタ109の各出力段に構成したANDゲート(AND1−1、AND1−2、・・・、ANDn−1、ANDn−2)のゲート機能により、通常の画像表示モード(画素書き込みモード)時にはゲート線G1〜Gnに対してゲート信号を1水平走査周期で順次出力して、ゲート線G1〜Gnを1水平走査周期で順次選択する。   Returning again to FIG. The polarity switching control circuit 108 shown in FIG. 1 is based on the timing signal from the timing generator 107, the positive polarity gate control signal for the wiring S +, the negative polarity gate control signal for the wiring S-, and the wiring B. Each of the load characteristic control signals is output. In the normal image display mode (pixel writing mode), a high-level selection control signal is supplied, and in the pixel inspection mode (pixel readout mode), a low-level selection control signal is supplied. Therefore, a normal image display mode (pixel) is realized by the gate function of the AND gates (AND1-1, AND1-2,..., ANDn-1, ANDn-2) configured in each output stage of the vertical shift register and the level shifter 109. In the writing mode), gate signals are sequentially output to the gate lines G1 to Gn in one horizontal scanning cycle, and the gate lines G1 to Gn are sequentially selected in one horizontal scanning cycle.

次に、図1の通常の画像表示モード時(画素書き込みモード)時の動作について、図5のタイミングチャートを併せ参照して説明する。図1において、図5(A)に示す水平同期信号HDに同期した、同図(B)に示すNビット(Nは2以上の自然数)の画素データ(DATA)が時系列的に合成されたデジタル映像信号は、後述する補正階調加算部113を通してシフトレジスタ回路101a、101bに入力されて1ライン分のデータとして順次展開され、1ライン分の展開が終了した時点で、1ラインラッチ回路102でラッチされる。   Next, the operation in the normal image display mode (pixel writing mode) of FIG. 1 will be described with reference to the timing chart of FIG. In FIG. 1, pixel data (DATA) of N bits (N is a natural number of 2 or more) shown in FIG. 5B, which is synchronized with the horizontal synchronizing signal HD shown in FIG. The digital video signal is input to the shift register circuits 101a and 101b through a correction gradation adding unit 113, which will be described later, and sequentially developed as data for one line. When the development for one line is completed, the one-line latch circuit 102 is obtained. Is latched on.

なお、図5(B)に示す画素データ(DATA)のうち、白地の一つ置きに示す水平方向の偶数列画素データDATA(even)がシフトレジスタ回路101aに供給され、斜線を付した残りの一つ置きに示す水平方向の奇数列画素データDATA(odd)がシフトレジスタ回路101bに供給される。これは、高解像度パネルでの高速動作への対応を容易とするためである。   Of the pixel data (DATA) shown in FIG. 5 (B), horizontal even-numbered column pixel data DATA (even) shown every other white background is supplied to the shift register circuit 101a, and the remaining hatched portions. Every other odd-numbered pixel data DATA (odd) in the horizontal direction is supplied to the shift register circuit 101b. This is because it is easy to cope with high-speed operation on a high-resolution panel.

1ラインラッチ回路102は、シフトレジスタ回路101aから出力される奇数列画素データDATA(odd)と、シフトレジスタ回路101bから出力される偶数列画素データDATA(even)とからなる同じラインの1ライン期間の画素データDATAを図5(D)に模式的に示すように保持した後、各画素列のコンパレータ103の第1のデータ入力部に供給する。   The one-line latch circuit 102 is a one-line period of the same line composed of odd-numbered column pixel data DATA (odd) output from the shift register circuit 101a and even-numbered column pixel data DATA (even) output from the shift register circuit 101b. After the pixel data DATA is held as schematically shown in FIG. 5D, it is supplied to the first data input section of the comparator 103 of each pixel column.

階調カウンタ104は、図5(E)に示すクロックCount-CKをカウントして、同図(F)に示すように複数の階調値が水平走査期間内で最小値から最大値まで順次に変化する基準階調データC-outを水平走査期間毎に出力し、各画素列のコンパレータ103の第2のデータ入力部に供給する。コンパレータ103は、第1のデータ入力部の入力画素データDATAの値と第2のデータ入力部の入力基準階調データC-outの値(階調値)とを比較し、両者の値が一致したタイミングで一致パルスを生成して出力する。   The gradation counter 104 counts the clock Count-CK shown in FIG. 5E, and as shown in FIG. 5F, a plurality of gradation values are sequentially obtained from the minimum value to the maximum value within the horizontal scanning period. The changing reference gradation data C-out is output every horizontal scanning period, and supplied to the second data input unit of the comparator 103 of each pixel column. The comparator 103 compares the value of the input pixel data DATA of the first data input unit with the value of the input reference gradation data C-out (gradation value) of the second data input unit, and the two values match. A coincidence pulse is generated and output at the same timing.

アナログスイッチ105を構成する正極性用及び負極性用の2つ1組のサンプリング用アナログスイッチのうち、正極性用のサンプリング用アナログスイッチは、入力側共通配線にランプ信号発生器110から正極性用ランプ信号である基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)が印加される。一方、負極性用のサンプリング用アナログスイッチは、入力側共通配線にランプ信号発生器110から負極性用ランプ信号である基準ランプ電圧Ref_Ramp(-)が印加される。上記の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)及びRef_Ramp(-)は、図4に示した正極性映像信号I及び負極性映像信号IIに相当する。   Of the two sampling analog switches for positive polarity and negative polarity constituting the analog switch 105, the sampling analog switch for positive polarity is connected to the common wiring on the input side from the ramp signal generator 110 for positive polarity. A reference lamp voltage Ref_Ramp (+) which is a ramp signal is applied. On the other hand, in the negative polarity sampling analog switch, a reference ramp voltage Ref_Ramp (−), which is a negative polarity ramp signal, is applied from the ramp signal generator 110 to the input side common wiring. The reference lamp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (-) correspond to the positive video signal I and the negative video signal II shown in FIG.

上記の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)及びRef_Ramp(-)のうち、Ref_Ramp(+)は、図5(I)に示すように水平走査期間周期で映像の黒レベルから白レベルにレベルが上昇する方向に変化する周期的な掃引信号である。一方、上記の基準ランプ電圧Ref_Ramp(-)は、図5(J)に示すように水平走査期間周期で映像の黒レベルから白レベルにレベルが減少する方向に変化する周期的な掃引信号である。従って、基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)とRef_Ramp(‐)は、所定の基準電位について反転関係となっている。   Of the reference ramp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (−), Ref_Ramp (+) increases in the level from the black level to the white level in the horizontal scanning period as shown in FIG. It is a periodic sweep signal that changes to. On the other hand, the reference ramp voltage Ref_Ramp (−) is a periodic sweep signal that changes in a direction in which the level decreases from the black level of the video to the white level in the horizontal scanning period as shown in FIG. . Therefore, the reference lamp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (−) have an inversion relationship with respect to a predetermined reference potential.

アナログスイッチ105は、図5(G)に示すSW-Start信号を受け、水平走査期間の開始時点で一斉にオンとなった後、コンパレータ103から一致パルスを受けた時点でオフに移行するように開閉制御される。   The analog switch 105 receives the SW-Start signal shown in FIG. 5 (G), turns on at the same time at the start of the horizontal scanning period, and then turns off when the coincidence pulse is received from the comparator 103. Open / close controlled.

図5のタイミングチャートでは、一例として階調レベルkの画素データDATAに対応した画素列のアナログスイッチ105の開閉タイミングを、同図(H)に示す波形SPkとして図示している。その結果、上記画素列のアナログスイッチ105を構成する正極性用及び負極性用の2つ1組のサンプリング用アナログスイッチが、上記一致パルスを受けて同時にオフした時点の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)とRef_Ramp(‐)の対応レベル(図5(I)、(J)の点P、点Q)が、同時にサンプリングされて、その画素列の画素データ線D(+)、D(‐)に出力される。この図5(I)、(J)の点P、点Qの基準ランプ電圧レベルは、階調レベルkの画素データDATAをデジタル−アナログ変換して得られたアナログ電圧である。   In the timing chart of FIG. 5, as an example, the opening / closing timing of the analog switch 105 of the pixel column corresponding to the pixel data DATA of the gradation level k is illustrated as a waveform SPk shown in FIG. As a result, the reference ramp voltage Ref_Ramp (+) at the time when the pair of sampling analog switches for positive polarity and negative polarity constituting the analog switch 105 of the pixel column are simultaneously turned off in response to the coincidence pulse. And Ref_Ramp (−) corresponding levels (points P and Q in FIGS. 5I and 5J) are simultaneously sampled and output to the pixel data lines D (+) and D (−) of the pixel column. Is done. The reference ramp voltage levels at points P and Q in FIGS. 5I and 5J are analog voltages obtained by digital-analog conversion of the pixel data DATA at the gradation level k.

アナログスイッチ105は、各水平走査期間の始めにすべてが強制的にオンとされるが、オフになるタイミング、すなわち基準ランプ電圧をサンプル・ホールドするタイミングはそのときに表示しようとする絵柄によって対応して設けられた画素毎に異なり、すべて同時の時もあれば別々のときもある。オフになる順序も固定されているわけではなく、絵柄によってその都度オフの順番は異なる。このような本実施の形態の液晶表示装置100では、ランプ信号を用いたDA変換方式の動作により直線性が良いなどの特長がある。   The analog switch 105 is forcibly turned on at the beginning of each horizontal scanning period, but the timing when it is turned off, that is, the timing at which the reference ramp voltage is sampled and held depends on the pattern to be displayed at that time. Each pixel is different, and may be all at the same time or different. The turn-off order is not fixed, and the turn-off order varies depending on the pattern. The liquid crystal display device 100 according to the present embodiment has a feature that the linearity is good by the operation of the DA conversion method using the ramp signal.

ところで、図5(I)、(J)と共に説明したように、上記の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)及びRef_Ramp(-)は、所定の基準電位について反転関係となっている。図6は、入力信号レベルのみに着目した場合のDCバランスの概念図を示す。正極性の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)は、図6(a)にIVで示すように黒レベルから時間の経過と共に白レベルに電位が上昇する波形である。また、負極性の基準ランプ電圧Ref_Ramp(-)は、図6(b)にVで示すように黒レベルから時間の経過と共に白レベルに電位が減少する波形である。そして、これら2つの基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)及びRef_Ramp(-)は、それらの中心電位が、図6(a)、(b)にVce(cen)で示す共通電極電圧の中心電位にそれぞれ一致する反転関係になされている。   Incidentally, as described in conjunction with FIGS. 5I and 5J, the reference lamp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (−) have an inversion relationship with respect to a predetermined reference potential. FIG. 6 is a conceptual diagram of DC balance when attention is paid only to the input signal level. The positive reference lamp voltage Ref_Ramp (+) is a waveform in which the potential increases from the black level to the white level as time passes, as indicated by IV in FIG. Further, the negative reference lamp voltage Ref_Ramp (−) is a waveform in which the potential decreases from the black level to the white level as time passes, as indicated by V in FIG. These two reference lamp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (-) have their center potentials equal to the center potential of the common electrode voltage indicated by Vce (cen) in FIGS. 6 (a) and 6 (b). The reversal relationship is made.

これにより、図6(a)、(b)に示すように、基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)の共通電極電圧Vce(+)に対する電位ΔVk(+)の絶対値と、基準ランプ電圧Ref_Ramp(-)の共通電極電圧Vce(-)に対する電位ΔVk(-)の絶対値とは等しくなる。   Thus, as shown in FIGS. 6A and 6B, the absolute value of the potential ΔVk (+) with respect to the common electrode voltage Vce (+) of the reference lamp voltage Ref_Ramp (+) and the reference lamp voltage Ref_Ramp (−) Is equal to the absolute value of the potential ΔVk (−) with respect to the common electrode voltage Vce (−).

なお、図6(a)、(b)において、任意階調kの映像データ入力時に基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)を用いてDA変換して得られた正極性の画素電圧をVk(+)、基準ランプ電圧Ref_Ramp(-)を用いてDA変換して得られた負極性の画素電圧をVk(-)とすると、図2に示した画素回路中のトランジスタQ3及びQ4の入出力特性の影響を受け、画素の出力電圧は入力される画素電圧に対して、トランジスタQ3及びQ4の各閾値電圧Vthだけ上昇する。   In FIGS. 6A and 6B, the positive pixel voltage obtained by DA conversion using the reference ramp voltage Ref_Ramp (+) when video data of an arbitrary gradation k is input is represented by Vk (+), If the negative pixel voltage obtained by DA conversion using the reference ramp voltage Ref_Ramp (−) is Vk (−), the influence of the input / output characteristics of the transistors Q3 and Q4 in the pixel circuit shown in FIG. In response, the output voltage of the pixel rises by the threshold voltage Vth of the transistors Q3 and Q4 with respect to the input pixel voltage.

そのため、後述する図9(b)に示すように、基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)及びRef_Ramp(-)の最大値をVH、最小値をVLとしたとき、図6(a)、(b)に示すように、Vthだけ最大値と最小値が上昇する。また、Vk(+)及びVk(-)共に、最大出力電圧は液晶パネルの電源電圧VDDとなる。   Therefore, as shown in FIG. 9B to be described later, when the maximum value of the reference lamp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (−) is VH and the minimum value is VL, FIGS. As shown, the maximum and minimum values increase by Vth. The maximum output voltage of both Vk (+) and Vk (−) is the power supply voltage VDD of the liquid crystal panel.

実際に液晶素子LCの駆動電圧を最適設定する場合に、入力信号レベルにおいて、駆動信号の対称性を図っている。しかしながら、画素駆動電極PE、共通電極CE、液晶材料、配向膜から形成される反射型液晶素子においては、液晶素子LCが異種基板材料により構成されることに起因したDCオフセットが発生することが知られている(例えば、Minhua etal,“Reflective Nematic LC Devices for LCOS Applications”,SID2000_IBM発表資料)。   When the drive voltage of the liquid crystal element LC is actually set optimally, the symmetry of the drive signal is achieved at the input signal level. However, it is known that in the reflective liquid crystal element formed from the pixel drive electrode PE, the common electrode CE, the liquid crystal material, and the alignment film, a DC offset is generated due to the liquid crystal element LC being made of a different substrate material. (For example, Minhua etal, “Reflective Nematic LC Devices for LCOS Applications”, SID2000_IBM publication).

このため、図7に示すように上記の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)及びRef_Ramp(-)の、所定の基準電位についての反転関係が崩れてしまう。すなわち、正極性の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)は、図7(a)にVIで示し、また、負極性の基準ランプ電圧Ref_Ramp(-)は、図7(b)にVIIで示すように、それらの中心電位が、DCオフセットにより共通電極電圧の中心電位Vce(cen)と不一致となり、両者の対称性が崩れてしまうことがある。   For this reason, as shown in FIG. 7, the inversion relationship of the reference lamp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (−) with respect to a predetermined reference potential is broken. That is, the positive reference lamp voltage Ref_Ramp (+) is indicated by VI in FIG. 7 (a), and the negative reference lamp voltage Ref_Ramp (−) is indicated by VII in FIG. 7 (b). These center potentials may become inconsistent with the center potential Vce (cen) of the common electrode voltage due to the DC offset, and the symmetry of both may be lost.

これにより、図7(a)、(b)に示すように、任意階調kの映像データ入力時にDA変換して得られる基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)の共通電極電圧Vce(+)に対する電位ΔVk(+)の絶対値と、基準ランプ電圧Ref_Ramp(-)の共通電極電圧Vce(-)に対する電位ΔVk(-)の絶対値とが不一致となる。この結果、液晶層LCMに対してDC成分が印加されることになり、焼付きや液晶材料劣化による長期信頼性の低下を招く。しかも、このDCオフセットは液晶表示装置の製造過程において個別に液晶素子LCに蓄積されるため、DCオフセット量は液晶素子LC毎に異なる値を持つ。   As a result, as shown in FIGS. 7A and 7B, the potential ΔVk with respect to the common electrode voltage Vce (+) of the reference ramp voltage Ref_Ramp (+) obtained by DA conversion when video data of an arbitrary gradation k is input. The absolute value of (+) does not match the absolute value of the potential ΔVk (−) with respect to the common electrode voltage Vce (−) of the reference lamp voltage Ref_Ramp (−). As a result, a DC component is applied to the liquid crystal layer LCM, and the long-term reliability is lowered due to image sticking or deterioration of the liquid crystal material. In addition, since the DC offset is individually stored in the liquid crystal element LC in the manufacturing process of the liquid crystal display device, the DC offset amount has a different value for each liquid crystal element LC.

そこで、本実施の形態では、上記のDCオフセットによる影響を低減又は除去するために、基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)及びRef_Ramp(-)の反転中心電位の調整システムを備えて、反転中心電位を調整することができるようにしたものである。   Therefore, in this embodiment, in order to reduce or eliminate the influence of the DC offset, an inversion center potential adjustment system for the reference ramp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (-) is provided to adjust the inversion center potential. It is something that can be done.

次に、この本実施の形態の動作について、図8及び図9等と共に説明する。図8は、基準ランプ電圧の中心電位調整システムの一実施の形態のシステム構成図、図9(a)は、図8の動作説明用フローチャートを示す。   Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a system configuration diagram of an embodiment of a reference lamp voltage center potential adjustment system, and FIG. 9A is a flowchart for explaining the operation of FIG.

図8において、基準ランプ電圧の中心電位調整システム150は、基準ランプ電圧生成回路151と、共通電極電圧生成回路111と、中心電位検出用回路153と、光源154と、偏光ビームスプリッタ155と、投射レンズ156と、照度計157と、データ処理用パーソナルコンピュータ(以下、パソコン)158とを有し、図1に示した液晶表示装置100に接続されている。   In FIG. 8, the reference lamp voltage center potential adjustment system 150 includes a reference lamp voltage generation circuit 151, a common electrode voltage generation circuit 111, a center potential detection circuit 153, a light source 154, a polarization beam splitter 155, a projection. A lens 156, an illuminance meter 157, and a data processing personal computer (hereinafter referred to as a personal computer) 158 are connected to the liquid crystal display device 100 shown in FIG.

基準ランプ電圧生成回路151は、前述した基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)とRef_Ramp(‐)とを生成する回路で、図1に示したランプ信号発生器110を用いることもできるし、ランプ信号発生器110とは別に設けてもよい。共通電極電圧生成回路111は、図1に示した共通電極電圧生成回路111である。   The reference ramp voltage generation circuit 151 is a circuit that generates the above-described reference ramp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (−). The ramp signal generator 110 shown in FIG. 1 can be used, or the ramp signal generator. 110 may be provided separately. The common electrode voltage generation circuit 111 is the common electrode voltage generation circuit 111 shown in FIG.

中心電位検出用回路153は、可変抵抗VRとセレクタSELとからなる。セレクタSELは、基準ランプ電圧の中心電位検出時は可変抵抗VRからの可変電圧を選択して出力し、通常の画像表示モード時には共通電極電圧生成回路111からの共通電極電圧Vcomを選択して出力する。   The center potential detection circuit 153 includes a variable resistor VR and a selector SEL. The selector SEL selects and outputs the variable voltage from the variable resistor VR when detecting the center potential of the reference lamp voltage, and selects and outputs the common electrode voltage Vcom from the common electrode voltage generation circuit 111 in the normal image display mode. To do.

液晶表示装置100は、基準ランプ電圧生成回路151からの基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)とRef_Ramp(-)とが、基準ランプ電圧入力端子に入力されると共に、中心電位検出用回路153からの電圧が、共通電極電圧入力端子(ITO端子)を介して全部の画素106内の液晶素子LCの共通電極CEに入力される。   In the liquid crystal display device 100, the reference lamp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (-) from the reference lamp voltage generation circuit 151 are input to the reference lamp voltage input terminal, and the voltage from the center potential detection circuit 153 is received. Then, it is inputted to the common electrode CE of the liquid crystal elements LC in all the pixels 106 through the common electrode voltage input terminal (ITO terminal).

光源154は、任意の波長の例えば直線偏光を発光する。偏光ビームスプリッタ154は、光源154からの光を反射して液晶表示装置100の各画素106に入射し、各画素106において偏光面が回転されて反射された反射光を透過する。投射レンズ156は、偏光ビームスプリッタ155を透過した上記反射光を照度計157に投射する。照度計157は、投射レンズ156からの入射光の照度を測定し、その測定結果をデータ処理用パソコン158は、照度計157の照度測定結果に基づいて、後述する所定のデータ処理を行う。   The light source 154 emits, for example, linearly polarized light having an arbitrary wavelength. The polarization beam splitter 154 reflects the light from the light source 154 and enters each pixel 106 of the liquid crystal display device 100, and transmits the reflected light reflected by rotating the polarization plane in each pixel 106. The projection lens 156 projects the reflected light transmitted through the polarization beam splitter 155 onto the illuminometer 157. The illuminometer 157 measures the illuminance of the incident light from the projection lens 156, and the data processing personal computer 158 performs predetermined data processing described later based on the illuminance measurement result of the illuminometer 157.

次に、この基準ランプ電圧の中心電位調整システム150の動作について、図9(a)のフローチャート等と共に説明する。   Next, the operation of the reference lamp voltage center potential adjustment system 150 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、図9(b)に示すように、白レベルを示す基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)の最大値及び基準ランプ電圧Ref_Ramp(-)の最小値をVH、黒レベルを示す基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)の最小値及び基準ランプ電圧Ref_Ramp(-)の最大値をVLとすると、
VH=VL=GND+((VDD−GND)/10) (1)
として、基準ランプ電圧生成回路151から液晶表示装置100の基準ランプ電圧入力端子に入力する(ステップS1)。
First, as shown in FIG. 9B, the maximum value of the reference lamp voltage Ref_Ramp (+) indicating the white level and the minimum value of the reference lamp voltage Ref_Ramp (-) are set to VH, and the reference lamp voltage Ref_Ramp (+) indicating the black level. ) And the maximum value of the reference lamp voltage Ref_Ramp (-) as VL,
VH = VL = GND + ((VDD−GND) / 10) (1)
Is input from the reference ramp voltage generation circuit 151 to the reference ramp voltage input terminal of the liquid crystal display device 100 (step S1).

続いて、上記のVHを(VDD−GND)/100だけ増加させた後(ステップS2)、最小の階調(k=0)の映像データ(以下、「階調データ」ともいう)を液晶表示装置100の映像データ入力端子に入力する(ステップS3)。続いて、液晶表示装置100内の所望の画素にて階調kの映像データをDA変換して得られる正極性の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)の電位Vk(+)と、負極性の基準ランプ電圧Ref_Ramp(-)の電位Vk(-)とが等しくなるまで、液晶表示装置100に入力する映像データの階調kを「1」ずつ増加させていく(ステップS4、S5)。   Subsequently, after the above VH is increased by (VDD−GND) / 100 (step S2), video data of the minimum gradation (k = 0) (hereinafter also referred to as “gradation data”) is displayed on the liquid crystal display. Input to the video data input terminal of the apparatus 100 (step S3). Subsequently, the potential Vk (+) of the positive reference lamp voltage Ref_Ramp (+) obtained by DA-converting the video data of gradation k at a desired pixel in the liquid crystal display device 100, and the negative reference lamp The gradation k of the video data input to the liquid crystal display device 100 is incremented by “1” until the potential Vk (−) of the voltage Ref_Ramp (−) becomes equal (steps S4 and S5).

こうして、図10に示すように、VIIIで示す正極性の基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)の電位Vk(+)と、IXで示す負極性の基準ランプ電圧Ref_Ramp(-)の電位Vk(-)とが等しくなるときの階調の映像データを選択する。   Thus, as shown in FIG. 10, the potential Vk (+) of the positive reference lamp voltage Ref_Ramp (+) indicated by VIII and the potential Vk (−) of the negative reference lamp voltage Ref_Ramp (−) indicated by IX Select the video data of the gradation when.

続いて、選択した階調の映像データを液晶表示装置100に入力しつつ、以下のステップでは、共通電極の直流電圧Vcedcを変化させながら照度計157で照度を測定し、最小照度となる共通電極の直流電圧Vcedcを検出する。   Subsequently, while inputting the video data of the selected gradation to the liquid crystal display device 100, in the following steps, the illuminance meter 157 measures the illuminance while changing the DC voltage Vcedc of the common electrode, and the common electrode having the minimum illuminance is obtained. DC voltage Vcedc is detected.

すなわち、まず、可変抵抗VRを可変して、セレクタSELにより選択される可変抵抗VRからの共通電極の直流電圧VcedcをGNDに設定して液晶表示装置100の共通電極電圧入力端子(ITO端子)に供給する(ステップS6)。続いて、可変抵抗VRを可変して、共通電極の直流電圧Vcedcを(VDD−GND)/100だけ増加させて液晶表示装置100の共通電極電圧入力端子に供給する(ステップS7)。このときの液晶表示装置100の各画素106で反射された光源154からの反射光が、偏光ビームスプリッタ155を透過し、投射レンズ156により照度計157に照射されてその照度が測定され、その測定結果がデータ処理用パソコン158内のファイルへ出力される(ステップS8)。   That is, first, the variable resistor VR is changed, the DC voltage Vcedc of the common electrode from the variable resistor VR selected by the selector SEL is set to GND, and the common electrode voltage input terminal (ITO terminal) of the liquid crystal display device 100 is set. Supply (step S6). Subsequently, the variable resistance VR is varied to increase the DC voltage Vcedc of the common electrode by (VDD−GND) / 100 and supply it to the common electrode voltage input terminal of the liquid crystal display device 100 (step S7). The reflected light from the light source 154 reflected by each pixel 106 of the liquid crystal display device 100 at this time passes through the polarization beam splitter 155 and is irradiated onto the illuminance meter 157 by the projection lens 156 to measure the illuminance, and the measurement The result is output to a file in the data processing personal computer 158 (step S8).

データ処理用パソコン158は、照度計157の照度結果が、次式
Vcedc=VDD+LCVth (2)
を満足するかどうかを判定する(ステップS9)。ここで、図9(b)に示したように、(2)式中のVDDは液晶パネルの電源電圧(素子電源電圧)であり、LCVthは液晶素子の閾値電圧(黒電圧)である。(2)式は、共通電極の直流電圧Vcedcが最小照度であることを示す。(2)式を満足しない場合は、満足するまで、共通電極の直流電圧Vcedcを(VDD−GND)/100ずつ増加させていき、判定を行う(ステップS6〜S9)。
The data processing personal computer 158 indicates that the illuminance result of the illuminometer 157 is as follows: Vcedc = VDD + LCVth (2)
Is satisfied (step S9). Here, as shown in FIG. 9B, VDD in the formula (2) is a power supply voltage (element power supply voltage) of the liquid crystal panel, and LCVth is a threshold voltage (black voltage) of the liquid crystal element. Equation (2) indicates that the DC voltage Vcedc of the common electrode is the minimum illuminance. If the equation (2) is not satisfied, the DC voltage Vcedc of the common electrode is increased by (VDD−GND) / 100 until satisfied, and determination is performed (steps S6 to S9).

このようにして検出された、最小照度が得られる共通電極の直流電圧Vcedcは、液晶素子LCの要因で発生するDCオフセットを考慮した、方形波の共通電極電圧Vcomの中心電位Vce(cen)となることが明らかである。しかし、厳密には、液晶素子LCには、最小の液晶駆動電圧で最小照度になるものと、僅かに液晶駆動電圧が掛かった状態(この状態のときの液晶駆動電圧をLCVthとする)において最小照度になるものとの、2種類がある。   The DC voltage Vcedc of the common electrode that can obtain the minimum illuminance detected in this way is the center potential Vce (cen) of the square-wave common electrode voltage Vcom in consideration of the DC offset generated due to the factor of the liquid crystal element LC. It is clear that Strictly speaking, however, the liquid crystal element LC has a minimum in the state where the minimum illuminance is obtained with the minimum liquid crystal drive voltage and in the state where the liquid crystal drive voltage is slightly applied (the liquid crystal drive voltage in this state is LCVth). There are two types of illuminance.

そこで、次に、中心電位検出用回路153は、1番低い照度時のVcedcと2番目に低い照度時のVcedcとの平均値をVce(cen)とし、その平均値を用いて次式
Vce(+)=Vce(cen)−(VH−VL)/2 (3a)
Vce(-)=Vce(cen)+(VH−VL)/2 (3b)
で表されるVce(+)とVce(-)とを映像データの極性切替周期である所定周期で交互に液晶表示装置100の共通電極電圧入力端子に入力する(ステップS10)。
Therefore, next, the center potential detection circuit 153 uses Vce (cen) as an average value of Vcedc at the lowest illuminance and Vcedc at the second lowest illuminance, and using the average value, Vce (cen) +) = Vce (cen) − (VH−VL) / 2 (3a)
Vce (−) = Vce (cen) + (VH−VL) / 2 (3b)
Vce (+) and Vce (−) represented by the above are alternately input to the common electrode voltage input terminal of the liquid crystal display device 100 at a predetermined cycle which is the polarity switching cycle of the video data (step S10).

続いて、中心電位検出用回路153は、次式
Vce(+)=Vce(+)−(VDD−GND)/100 (4a)
Vce(-)=Vce(-)+(VDD−GND)/100 (4b)
で表されるVce(+)とVce(-)とを、上記所定周期で交互に液晶表示装置100の共通電極電圧入力端子に入力する(ステップS11)。(4a)式及び(4b)式の右辺のVce(+)、Vce(-)は、最初は(3a)式及び(3b)式により平均値Vce(cen)を用いて算出された共通電極電圧のVce(+)とVce(-)である。ただし、(4a)式及び(4b)式の右辺のVce(+)、Vce(-)は、ステップS13でNOの判断がされた場合は、その直前のステップS11で算出されたVce(+)、Vce(-)である。
Subsequently, the center potential detection circuit 153 has the following formula: Vce (+) = Vce (+) − (VDD−GND) / 100 (4a)
Vce (-) = Vce (-) + (VDD-GND) / 100 (4b)
Vce (+) and Vce (−) represented by the above are alternately input to the common electrode voltage input terminal of the liquid crystal display device 100 at the predetermined period (step S11). The Vce (+) and Vce (−) on the right side of the equations (4a) and (4b) are initially the common electrode voltages calculated using the average value Vce (cen) according to the equations (3a) and (3b). Vce (+) and Vce (-). However, the Vce (+) and Vce (−) on the right side of the expressions (4a) and (4b) are Vce (+) calculated in the immediately preceding step S11 when NO is determined in step S13. , Vce (−).

そして、(4a)式により算出されたVce(+)をローレベルとし、(4b)式により算出されたVce(-)をハイレベルとする所定周期の対称方形波が共通電極に入力されている状態の液晶表示装置100の映像データ入力端子に、まず最小階調の映像データを入力して、そのときの液晶表示装置100からの反射光の照度を照度計157により測定し、その測定結果をデータ処理用パソコン158へ出力する。続いて、上記の状態の液晶表示装置100の映像データ入力端子に、最大階調の映像データを入力して、そのときの液晶表示装置100からの反射光の照度を照度計157により測定し、その測定結果をデータ処理用パソコン158へ出力する(以上、ステップS12)。   Then, a symmetric square wave having a predetermined period in which Vce (+) calculated by the equation (4a) is at a low level and Vce (−) calculated by the equation (4b) is at a high level is input to the common electrode. First, the video data of the minimum gradation is input to the video data input terminal of the liquid crystal display device 100 in the state, the illuminance of the reflected light from the liquid crystal display device 100 at that time is measured by the illuminometer 157, and the measurement result is obtained. The data is output to the data processing personal computer 158. Subsequently, the video data of the maximum gradation is input to the video data input terminal of the liquid crystal display device 100 in the above state, and the illuminance of the reflected light from the liquid crystal display device 100 at that time is measured by the illuminometer 157, The measurement result is output to the data processing personal computer 158 (step S12).

続いて、データ処理用パソコン158は、共通電極電圧Vce(-)が次式
Vce(-)=VDD+LCVth (5)
を満足するかどうか判定する(ステップS13)。
Subsequently, in the data processing personal computer 158, the common electrode voltage Vce (−) is expressed by the following formula: Vce (−) = VDD + LCVth (5)
Is satisfied (step S13).

液晶表示装置100が、僅かに液晶駆動電圧が掛かった状態(この状態のときの液晶駆動電圧をLCVthとする)において最小照度になる液晶素子LCを用いた装置である場合、基準ランプ電圧の最大値VH(=VDD−Vth)の設定にしたときに最小照度を得るためには、Vce(-)はVHよりも僅かに高い電圧LCVthにする必要がある。ステップS13の(5)式を用いた判定は、この条件を満足するかどうかを判定している。なお、電圧LCVthは、調整対象の液晶表示装置の物理的特性を考慮して予め決定することができる。   When the liquid crystal display device 100 is a device using the liquid crystal element LC having the minimum illuminance in a state where the liquid crystal driving voltage is slightly applied (the liquid crystal driving voltage in this state is LCVth), In order to obtain the minimum illuminance when the value VH (= VDD−Vth) is set, Vce (−) needs to be a voltage LCVth slightly higher than VH. The determination using the equation (5) in step S13 determines whether this condition is satisfied. The voltage LCVth can be determined in advance in consideration of the physical characteristics of the liquid crystal display device to be adjusted.

(5)式を満足しない場合は、満足するまでステップS11〜S13の処理を繰り返す。すなわち、中心電位検出用回路153は、正極性映像データ入力時の共通電極電圧Vce(+)を(VDD−GND)/100で表される電位ずつ段階的に低下させ、負極性映像データ入力時の共通電極電圧Vce(-)を(VDD−GND)/100で表される電位ずつ段階的に増加させる。そして、中心電位検出用回路153は、変化後の共通電極電圧を液晶表示装置100に入力している状態で、最小階調の映像データ入力時と最大階調の映像データ入力時のそれぞれにおける液晶表示装置100からの反射光の照度を測定することを繰り返す。   If the expression (5) is not satisfied, the processes in steps S11 to S13 are repeated until the expression is satisfied. That is, the center potential detection circuit 153 gradually decreases the common electrode voltage Vce (+) when positive-polarity video data is input by a potential expressed by (VDD−GND) / 100, and when negative-polarity video data is input. The common electrode voltage Vce (−) is increased stepwise by the potential represented by (VDD−GND) / 100. Then, the center potential detection circuit 153 receives the changed common electrode voltage in the liquid crystal display device 100, and the liquid crystal at the time of input of the minimum gradation video data and the input of the maximum gradation video data. The measurement of the illuminance of the reflected light from the display device 100 is repeated.

ステップS13により負極性の共通電極電圧Vce(-)が(VDD+LCVth)に等しいと判定されると、続いて、データ処理用パソコン158は、基準ランプ電圧の最大値VHが(VDD−Vth)に等しいかどうか判定する(ステップS14)。基準ランプ電圧の最大値VHは、前述したように、トランジスタQ3及びQ4の入出力特性の影響を受け、液晶表示装置100の駆動上の制約から(VDD−Vth)より大きくできないためである。   If it is determined in step S13 that the negative common electrode voltage Vce (−) is equal to (VDD + LCVth), the data processing personal computer 158 then determines that the maximum value VH of the reference ramp voltage is equal to (VDD−Vth). Whether or not (step S14). This is because the maximum value VH of the reference ramp voltage is influenced by the input / output characteristics of the transistors Q3 and Q4 as described above, and cannot be larger than (VDD−Vth) due to driving restrictions of the liquid crystal display device 100.

基準ランプ電圧の最大値VHが許容最大値である(VDD−Vth)に等しくない場合は、ステップS2に戻る。このようにして、ステップS14の等式が満足されるまで、
VH≦VDD−Vth (6)
の範囲で、ステップS2〜S13の処理を繰り返す。
If the maximum value VH of the reference lamp voltage is not equal to the allowable maximum value (VDD−Vth), the process returns to step S2. In this way, until the equation of step S14 is satisfied,
VH ≦ VDD−Vth (6)
In the range, the processes of steps S2 to S13 are repeated.

そして、ステップS14で基準ランプ電圧の最大値VHが許容最大値(VDD−Vth)に等しいと判定されると、(最大階調時の照度)/(最小階調時の照度)で表される照度比が最大となるときの、VH、VL、Vce(+)、Vce(-)を最適電圧と決定する(ステップS15)。ステップS15における(最大階調時の照度)/(最小階調時の照度)で表される照度比が最大の場合とは、最大のコントラストが得られる場合のことである。   When it is determined in step S14 that the maximum value VH of the reference lamp voltage is equal to the allowable maximum value (VDD−Vth), it is expressed by (illuminance at maximum gradation) / (illuminance at minimum gradation). VH, VL, Vce (+), and Vce (−) when the illuminance ratio is maximized are determined as optimum voltages (step S15). The case where the illuminance ratio represented by (illuminance at the maximum gradation) / (illuminance at the minimum gradation) in step S15 is the maximum is the case where the maximum contrast is obtained.

このように、本実施の形態の基準ランプ電圧の反転中心電位の調整システムによれば、DCオフセットが存在しても、最大コントラストが得られる最適なVH、VL、Vce(+)、Vce(-)を決定することができる。   As described above, according to the adjustment system of the inversion center potential of the reference lamp voltage according to the present embodiment, optimum VH, VL, Vce (+), Vce (− ) Can be determined.

また、中心電位Vce(cen)検出のための中心電位検出用回路は、図8に153で示したように、直流電圧を可変出力できる可変抵抗VRを用いた簡単な構成であればよいため、その実装には特殊な部品なども必要としないため低コストで済む。また、本実施の形態によれば、この中心電位Vce(cen)を基準としたVH、VL、Vce(+)、Vce(-)の調整アルゴリズムを確立でき、調整の簡素化の上で非常に大きなメリットを得ることができる。   Further, the center potential detection circuit for detecting the center potential Vce (cen) has only to be a simple configuration using a variable resistor VR capable of variably outputting a DC voltage, as indicated by 153 in FIG. The mounting does not require special parts, so the cost is low. Further, according to the present embodiment, it is possible to establish an adjustment algorithm for VH, VL, Vce (+), and Vce (−) based on the center potential Vce (cen), which is very easy for adjustment. A big merit can be obtained.

図1のランプ信号発生器110は、ステップS15で最適電圧として決定された最大値VHから最小値VLまで1水平走査期間内で連続的にレベル変化する基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)及びRef_Ramp(-)を液晶表示装置100の基準ランプ電圧入力端子に入力する。また、図1及び図8に示した共通電極電圧生成回路111は、ステップS15で最適電圧として決定されたVce(+)をローレベル、Vce(-)をハイレベルとし、かつ、1垂直走査期間より短い所定周期の対称方形波を生成し、それを共通電極電圧Vcomとして液晶表示装置100の共通電極電圧入力端子に入力する。   The ramp signal generator 110 shown in FIG. 1 has the reference ramp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (−) that continuously change in level within one horizontal scanning period from the maximum value VH determined as the optimum voltage in step S15 to the minimum value VL. ) Is input to the reference lamp voltage input terminal of the liquid crystal display device 100. The common electrode voltage generation circuit 111 shown in FIGS. 1 and 8 sets Vce (+) determined as the optimum voltage in step S15 to low level, Vce (−) to high level, and one vertical scanning period. A shorter symmetric square wave having a predetermined period is generated and input to the common electrode voltage input terminal of the liquid crystal display device 100 as the common electrode voltage Vcom.

これにより、液晶素子LCのDCオフセットにより起因する共通電極電圧の中心電位Vce(cen)と、基準ランプ電圧Ref_Ramp(+)及びRef_Ramp(-)の最大値VHと最小値VLとの間の反転中心電位との不一致は補正され、最大のコントラストを得ることができる。   Thereby, the center potential Vce (cen) of the common electrode voltage caused by the DC offset of the liquid crystal element LC and the inversion center between the maximum value VH and the minimum value VL of the reference lamp voltages Ref_Ramp (+) and Ref_Ramp (−). The mismatch with the potential is corrected and the maximum contrast can be obtained.

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば画素106の回路は、図2の回路に限定されるものではなく、例えば図2中のトランジスタQ10を削除すると共に図1中のAND回路やインバータINVを削除した構成でもよい。また、上記の実施の形態のアルゴリズムでは、最小照度と液晶駆動電圧との関係が異なる2種類の液晶素子にそれぞれ対応するように説明したが、どちらか一種類の液晶素子にのみ対応するようなアルゴリズムとしてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the circuit of the pixel 106 is not limited to the circuit of FIG. 2, and for example, the transistor Q10 in FIG. A configuration in which the AND circuit and the inverter INV are removed may be used. Further, in the algorithm of the above embodiment, the description has been made so as to correspond to two types of liquid crystal elements in which the relationship between the minimum illuminance and the liquid crystal driving voltage is different, but only one type of liquid crystal elements is supported. It may be an algorithm.

100 液晶表示装置
101a、101b シフトレジスタ回路
102 1ラインラッチ回路
103 コンパレータ
104 階調カウンタ
105 アナログスイッチ
106 画素
107 タイミング発生器
108 極性切り替え制御回路
109 垂直シフトレジスタ/レベルシフタ
110 ランプ信号発生器
150 基準ランプ電圧の中心電位調整システム
151 基準ランプ電圧生成回路
153 中心電位検出用回路
154 光源
155 偏光ビームスプリッタ
156 投射レンズ
157 照度計
158 データ処理用パーソナルコンピュータ(パソコン)
D1+〜Dm+、Di+、D1-〜Dm-、Di- データ線
G1〜Gn、Gj ゲート線
B 負荷特性制御信号線
S+、S- ゲート制御信号線
PE 画素駆動電極
CE 共通電極
LCM 表示体(液晶層)
LC 液晶素子
Q1、Q2 画素選択トランジスタ
Q3、Q4 ソースフォロワトランジスタ
Q5、Q6 スイッチングトランジスタ
Q9 定電流負荷用トランジスタ
C1、C2 信号保持容量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Liquid crystal display device 101a, 101b Shift register circuit 102 1 line latch circuit 103 Comparator 104 Gradation counter 105 Analog switch 106 Pixel 107 Timing generator 108 Polarity switching control circuit 109 Vertical shift register / level shifter 110 Lamp signal generator 150 Reference lamp voltage Center potential adjustment system 151 Reference lamp voltage generation circuit 153 Center potential detection circuit 154 Light source 155 Polarizing beam splitter 156 Projection lens 157 Illuminometer 158 Data processing personal computer (personal computer)
D1 + to Dm +, Di +, D1- to Dm-, Di- data line G1 to Gn, Gj gate line B load characteristic control signal line S +, S- gate control signal line PE pixel drive electrode CE common electrode LCM display (liquid crystal) layer)
LC liquid crystal element Q1, Q2 pixel selection transistor Q3, Q4 source follower transistor Q5, Q6 switching transistor Q9 constant current load transistor C1, C2 signal holding capacitance

Claims (4)

2本のデータ線を一組とする複数組のデータ線と複数本のゲート線とがそれぞれ交差する交差部に設けられており、
対向する画素駆動電極と共通電極との間に液晶層が挟持された液晶素子と、
一組の前記2本のデータ線の一方を介して供給される正極性映像信号をサンプリングして一定期間保持する第1のサンプリング及び保持手段と、
一組の前記2本のデータ線の他方を介して供給される負極性映像信号をサンプリングして一定期間保持する第2のサンプリング及び保持手段と、
前記第1のサンプリング及び保持手段に保持された正極性映像信号電圧と前記第2のサンプリング及び保持手段に保持された負極性映像信号電圧とを、垂直走査期間より短い所定周期で切り替えて前記画素駆動電極に印加するスイッチング手段と、
をそれぞれ備える複数の画素と、
最小値及び最大値の一方から他方まで連続的に1水平走査期間で変化し、かつ、互いにレベル変化方向が逆に設定された正極性用ランプ信号と負極性用ランプ信号とを発生するランプ信号発生手段と、
前記デジタル映像信号の1ラインの各画素の値と、1水平走査期間内で最小階調値から最大階調値まで単調的に変化して一巡するカウンタ値とを画素単位で比較し、比較結果が一致した画素に接続された一組の前記データ線に、前記一致時における前記正極性用ランプ信号と前記負極性用ランプ信号の電位をそれぞれ前記正極性映像信号及び負極性映像信号として出力し、前記画素の前記第1及び第2のサンプリング及び保持手段にサンプリングして保持させることを、前記デジタル映像信号のライン単位で行うDA変換手段と、
前記複数の画素内の前記液晶素子の共通電極に対し、前記スイッチング手段による前記正極性映像信号電圧の前記画素駆動電極電圧の印加期間は第1の電圧を生成して印加し、前記負極性映像信号電圧の前記画素駆動電極電圧の印加期間は第2の電圧を生成して印加する共通電極電圧生成手段と
を有し、前記共通電極電圧生成手段は、
前記DA変換手段により所望の前記画素に対して出力される前記正極性用ランプ信号の電位と、前記負極性用ランプ信号の電位とが等しくなるときの階調の映像データを選択し、選択したその映像データを前記デジタル映像信号として入力した状態で得られる前記複数の画素からの光が少なくとも最小照度となる共通電極の直流電位を検出した後、前記直流電位に関連した電位に対して前記正極性用ランプ信号及び前記負極性用ランプ信号の最大値と最小値との中間値だけ低い値から一定値ずつ段階的に低くする第3の電圧と、前記中間値だけ高い値から前記一定値ずつ段階的に高くする第4の電圧とを交互に切り替えて前記所定周期の方形波として前記液晶素子の前記共通電極に印加した状態で最大階調の映像データと最小階調の映像データを順次に入力したときの前記複数の画素からの光の照度を測定することを、前記正極性用ランプ信号及び前記負極性用ランプ信号の最大値を一定電圧ずつ段階的に変化させて許容最大値に達するまで繰り返し、それにより得られた最大階調の映像データ入力時の第1の測定照度と最小階調の映像データ入力時の第2の測定照度との比が最大となるときの前記第3の電圧と前記第4の電圧とが、前記第1の電圧と前記第2の電圧として予め設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
It is provided at the intersection where a plurality of sets of data lines and a plurality of gate lines intersect each other, each consisting of two data lines,
A liquid crystal element in which a liquid crystal layer is sandwiched between an opposing pixel drive electrode and a common electrode;
First sampling and holding means for sampling a positive video signal supplied via one of the two data lines in a set and holding it for a certain period;
A second sampling and holding means for sampling and holding a negative video signal supplied via the other of the two data lines of a set and holding for a certain period;
The pixel having the positive video signal voltage held in the first sampling and holding means and the negative video signal voltage held in the second sampling and holding means are switched at a predetermined cycle shorter than the vertical scanning period. Switching means applied to the drive electrode;
A plurality of pixels each comprising:
A ramp signal that generates a positive polarity ramp signal and a negative polarity ramp signal that change continuously in one horizontal scanning period from one of the minimum value and the maximum value and whose level change directions are opposite to each other. Generating means;
The value of each pixel in one line of the digital video signal is compared with the counter value that changes monotonically from the minimum gradation value to the maximum gradation value within one horizontal scanning period, and the comparison result The potentials of the positive polarity ramp signal and the negative polarity ramp signal at the time of the coincidence are output as a positive polarity video signal and a negative polarity video signal, respectively, to a set of the data lines connected to the pixels having the same polarity. DA converting means for performing sampling and holding in the first and second sampling and holding means of the pixel in units of lines of the digital video signal;
A first voltage is generated and applied to the common electrode of the liquid crystal element in the plurality of pixels during the application period of the positive video signal voltage of the positive video signal voltage by the switching means, and the negative video A common electrode voltage generation unit configured to generate and apply a second voltage during an application period of the pixel drive electrode voltage of a signal voltage, and the common electrode voltage generation unit includes:
The image data of the gradation when the potential of the positive polarity ramp signal output to the desired pixel by the DA conversion means is equal to the potential of the negative polarity ramp signal is selected and selected. After detecting the DC potential of the common electrode at which light from the plurality of pixels obtained with the video data input as the digital video signal has at least the minimum illuminance, the positive electrode with respect to the potential related to the DC potential A third voltage that decreases stepwise from a lower value by an intermediate value between the maximum value and the minimum value of the sex ramp signal and the negative polarity ramp signal, and a fixed value from the higher value by the intermediate value. The fourth voltage, which is increased stepwise, is alternately switched and applied to the common electrode of the liquid crystal element as a square wave of the predetermined period, and the maximum gradation image data and the minimum gradation image data. Measuring the illuminance of light from the plurality of pixels when sequentially inputting the maximum allowable value by changing the maximum value of the positive polarity ramp signal and the negative polarity ramp signal step by step by a constant voltage. When the ratio of the first measured illuminance at the time of inputting the maximum gradation video data and the second measured illuminance at the time of inputting the minimum gradation video data is maximized. 3. A liquid crystal display device, wherein the third voltage and the fourth voltage are preset as the first voltage and the second voltage.
前記共通電極電圧生成手段は、前記直流電位に関連した電位として、前記複数の画素からの光が1番低い照度時の前記共通電極の第1の直流電位と、2番目に低い照度時の前記共通電極の第2の直流電位との平均値を用いることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。   The common electrode voltage generating means is configured to use a first DC potential of the common electrode when the light from the plurality of pixels has the lowest illuminance and a second illuminance as the potential related to the DC potential. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an average value of the common electrode and the second DC potential is used. 2本のデータ線を一組とする複数組のデータ線と複数本のゲート線とがそれぞれ交差する交差部に設けられた複数の画素のそれぞれが、
対向する画素駆動電極と共通電極との間に液晶層が挟持された液晶素子と、
一組の前記2本のデータ線の一方を介して供給される正極性映像信号をサンプリングして一定期間保持する第1のサンプリング及び保持手段と、
一組の前記2本のデータ線の他方を介して供給される負極性映像信号をサンプリングして一定期間保持する第2のサンプリング及び保持手段と、
前記第1のサンプリング及び保持手段に保持された正極性映像信号電圧と前記第2のサンプリング及び保持手段に保持された負極性映像信号電圧とを、垂直走査期間より短い所定周期で切り替えて前記画素駆動電極に印加するスイッチング手段と、
をそれぞれ備え、
最小値及び最大値の一方から他方まで連続的に1水平走査期間で変化し、かつ、互いにレベル変化方向が逆に設定された正極性用ランプ信号と負極性用ランプ信号とを発生するランプ信号発生手段と、
前記デジタル映像信号の1ラインの各画素の値と、1水平走査期間内で最小階調値から最大階調値まで単調的に変化して一巡するカウンタ値とを画素単位で比較し、比較結果が一致した画素に接続された一組の前記データ線に、前記一致時における前記正極性用ランプ信号と前記負極性用ランプ信号の電位をそれぞれ前記正極性映像信号及び負極性映像信号として出力し、前記画素の前記第1及び第2のサンプリング及び保持手段にサンプリングして保持させることを、前記デジタル映像信号のライン単位で行うDA変換手段と
を有する液晶表示装置の前記複数の画素内の前記液晶素子の共通電極へ印加する共通電極電圧を設定する方法であって、
前記DA変換手段により所望の前記画素に対して出力される前記正極性用ランプ信号の電位と、前記負極性用ランプ信号の電位とが等しくなるときの階調の映像データを選択する第1のステップと、
前記第1のステップで選択した映像データを前記デジタル映像信号として入力した状態で得られる前記複数の画素からの光が少なくとも最小照度となる共通電極の直流電位を検出する第2のステップと、
前記第2のステップで検出した直流電位に関連した電位に対して前記正極性用ランプ信号及び前記負極性用ランプ信号の最大値と最小値との中間値だけ低い値から一定値ずつ段階的に低くする第1の電圧と、前記中間値だけ高い値から前記一定値ずつ段階的に高くする第2の電圧とを交互に切り替えて前記所定周期の方形波として前記液晶素子の前記共通電極に印加した状態で最大階調の映像データと最小階調の映像データを順次に入力したときの前記複数の画素からの光の照度を測定する第3のステップと、
前記正極性用ランプ信号及び前記負極性用ランプ信号の最大値を一定電圧上昇させて前記第1乃至第3のステップを繰り返すことを、前記最大値が許容最大値に達するまで繰り返す第4のステップと、
前記第4のステップによる前記第1乃至第3のステップの繰り返し処理終了後に、前記第3のステップで測定して得られた最大階調の映像データ入力時の第1の測定照度と最小階調の映像データ入力時の第2の測定照度との比が最大となるときの前記第1の電圧と前記第2の電圧とを、前記所定周期の方形波である前記共通電極電圧のローレベルとハイレベルとして設定する第5のステップと、
を含むことを特徴とする液晶表示装置の共通電極電圧設定方法。
Each of a plurality of pixels provided at an intersection where a plurality of sets of data lines and a plurality of gate lines intersect each other with a set of two data lines,
A liquid crystal element in which a liquid crystal layer is sandwiched between an opposing pixel drive electrode and a common electrode;
First sampling and holding means for sampling a positive video signal supplied via one of the two data lines in a set and holding it for a certain period;
A second sampling and holding means for sampling and holding a negative video signal supplied via the other of the two data lines of a set and holding for a certain period;
The pixel having the positive video signal voltage held in the first sampling and holding means and the negative video signal voltage held in the second sampling and holding means are switched at a predetermined cycle shorter than the vertical scanning period. Switching means applied to the drive electrode;
Each with
A ramp signal that generates a positive polarity ramp signal and a negative polarity ramp signal that change continuously in one horizontal scanning period from one of the minimum value and the maximum value and whose level change directions are opposite to each other. Generating means;
The value of each pixel in one line of the digital video signal is compared with the counter value that changes monotonically from the minimum gradation value to the maximum gradation value within one horizontal scanning period, and the comparison result The potentials of the positive polarity ramp signal and the negative polarity ramp signal at the time of the coincidence are output as a positive polarity video signal and a negative polarity video signal, respectively, to a set of the data lines connected to the pixels having the same polarity. The first and second sampling and holding means of the pixel sample and hold the DA in a unit of line of the digital video signal. A method of setting a common electrode voltage applied to a common electrode of a liquid crystal element,
A first selection of video data of a gradation when the potential of the positive polarity ramp signal output to the desired pixel by the DA conversion means is equal to the potential of the negative polarity ramp signal. Steps,
A second step of detecting a DC potential of the common electrode at which light from the plurality of pixels obtained in a state in which the video data selected in the first step is input as the digital video signal;
Step by step from a value lower than an intermediate value between the maximum value and the minimum value of the positive polarity ramp signal and the negative polarity ramp signal with respect to the potential related to the DC potential detected in the second step. A first voltage to be lowered and a second voltage to be increased stepwise from the higher value by the intermediate value are alternately switched and applied to the common electrode of the liquid crystal element as the square wave of the predetermined period. A third step of measuring the illuminance of light from the plurality of pixels when the maximum gradation image data and the minimum gradation image data are sequentially input in a state where
A fourth step of repeating the first to third steps by raising the maximum value of the positive polarity ramp signal and the negative polarity ramp signal by a constant voltage until the maximum value reaches an allowable maximum value. When,
After the repetition of the first to third steps in the fourth step, the first measured illuminance and the minimum gradation when video data of the maximum gradation obtained by the third step is input. The first voltage and the second voltage when the ratio to the second measured illuminance at the time of video data input is maximized are the low level of the common electrode voltage that is a square wave of the predetermined period. A fifth step of setting as a high level;
A method for setting a common electrode voltage for a liquid crystal display device.
前記第3のステップは、前記第2のステップで検出した直流電位に関連した電位として、前記複数の画素からの光が1番低い照度時の前記共通電極の第1の直流電位と、2番目に低い照度時の前記共通電極の第2の直流電位との平均値を用いることを特徴とする請求項3記載の液晶表示装置の共通電極電圧設定方法。   In the third step, as the potential related to the DC potential detected in the second step, the first DC potential of the common electrode when the light from the plurality of pixels is the lowest illuminance, and the second 4. The common electrode voltage setting method for a liquid crystal display device according to claim 3, wherein an average value with the second DC potential of the common electrode at low illuminance is used.
JP2009189571A 2009-08-18 2009-08-18 Liquid crystal display device and common electrode voltage setting method thereof Active JP5407653B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009189571A JP5407653B2 (en) 2009-08-18 2009-08-18 Liquid crystal display device and common electrode voltage setting method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009189571A JP5407653B2 (en) 2009-08-18 2009-08-18 Liquid crystal display device and common electrode voltage setting method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011039458A JP2011039458A (en) 2011-02-24
JP5407653B2 true JP5407653B2 (en) 2014-02-05

Family

ID=43767262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009189571A Active JP5407653B2 (en) 2009-08-18 2009-08-18 Liquid crystal display device and common electrode voltage setting method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5407653B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107452347A (en) * 2016-05-31 2017-12-08 Iml国际 Variable VCOM level generators

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016080255A1 (en) * 2014-11-18 2016-05-26 シャープ株式会社 Display device
CN112750401B (en) * 2018-11-12 2022-05-24 成都晶砂科技有限公司 Display driving apparatus and method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0750389B2 (en) * 1987-06-04 1995-05-31 セイコーエプソン株式会社 LCD panel drive circuit
JPH04147213A (en) * 1990-10-11 1992-05-20 Nec Corp Driving method of liquid crystal display device
JPH09329806A (en) * 1996-06-11 1997-12-22 Toshiba Corp Liquid crystal display device
US6657609B2 (en) * 2001-09-28 2003-12-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Liquid crystal displays with reduced flicker
KR100848092B1 (en) * 2002-03-06 2008-07-24 삼성전자주식회사 A Liquid Crystal Display and A Driving Method Thereof
JP2005025048A (en) * 2003-07-04 2005-01-27 Victor Co Of Japan Ltd Driving method of image display device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107452347A (en) * 2016-05-31 2017-12-08 Iml国际 Variable VCOM level generators
CN107452347B (en) * 2016-05-31 2021-09-14 安恩科技香港有限公司 Variable VCOM level generator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011039458A (en) 2011-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5206397B2 (en) Liquid crystal display device and driving method of liquid crystal display device
US8102343B2 (en) Liquid crystal device, driving circuit for liquid crystal device, method of driving liquid crystal device, and electronic apparatus
KR100261053B1 (en) Method and circuit for driving liquid crystal panel
US8368629B2 (en) Liquid crystal display
TWI455091B (en) Liquid crystal display device and driving method thereof
JP5382178B2 (en) Driving circuit for liquid crystal display device
KR20020003354A (en) Method of driving electrooptic device, driving circuit, electrooptic device, and electronic apparatus
KR100495934B1 (en) Display driving apparatus and driving control method
JP4417839B2 (en) Liquid crystal display
JP5493547B2 (en) Liquid crystal display device and driving method of liquid crystal display device
JP5347826B2 (en) Liquid crystal display device and driving method thereof
KR101278001B1 (en) Driving liquid crystal display and apparatus for driving the same
JP2023130413A (en) Liquid crystal display device and manufacturing method thereof
JP5201082B2 (en) Liquid crystal display
JP5407653B2 (en) Liquid crystal display device and common electrode voltage setting method thereof
US20070146287A1 (en) Apparatus and method for driving LCD
JP2012027169A (en) Liquid crystal display device and method of driving the same
JP5825188B2 (en) Liquid crystal display
JP5825187B2 (en) Liquid crystal display
KR20170105176A (en) Liquid crystal display device and driving method thereof
KR101578219B1 (en) Liquid Crystal Display device
JP2012185339A (en) Liquid crystal display element
JP2013225017A (en) Liquid crystal display device, and driving method of liquid crystal display device
JP5633434B2 (en) Liquid crystal display
TW201013623A (en) Liquid crystal display device and driving method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20111012

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120329

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130214

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131021

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5407653

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150