JP2002116741A

JP2002116741A - 液晶表示素子の表示輝度の調整方法および液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002116741A
Application number: JP2000309734A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Kawaguchi; 和義河口; Shinsei Isshiki; 眞誠一色
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 2000-10-10
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ばらつきが少なく短時間で処理でき簡便な、液
晶表示素子の表示輝度の調整方法を得る。【解決手段】駆動電圧と透過輝度に関し、市松模様のモ
ザイク表示に対する特性曲線１４と、黒表示に対する特
性曲線１２と白表示に対する特性曲線１１との平均値を
示す特性曲線１３を目視検査または光学測定装置で検出
し、特性曲線１４と特性曲線１３との交点から駆動電圧
の最適なオフセット値を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単純マトリックス
駆動を行うドットマトリックス型液晶表示素子の表示輝
度の調整方法および表示輝度の自動調整を行う液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子は様々な電子機器の表示媒
体として用いられている。ＯＡ機器の表示装置をはじ
め、家電製品の表示装置、自動車用計器、測定器、電卓
およびカメラ等、種々の用途に使用されている。近年で
は、カーナビゲーション、通信機器、携帯情報端末など
への需要が多くなっている。それに伴い、視認性がよ
く、高速応答性があり、高コントラスト比の表示を達成
できる液晶表示素子が求められている。

【０００３】また、室外におけるに使用に際しては、室
内の使用の場合よりも、広い動作温度域が求められる。
画素毎に能動素子を配置したアクティブマトリックス液
晶表示素子の場合には、温度に対する液晶の変動要素が
少ないために、表示の補正を行う必要性が低い。

【０００４】これに対して、単純マトリックス駆動を採
用するドットマトリックス型液晶表示素子の場合には、
所望の表示特性に応じた駆動電圧の調整が必要となる。
なかでも、スーパーツイスティッドネマチック（ＳＴ
Ｎ）液晶表示素子は、温度が変化すると駆動電圧が大き
く変化する。ＳＴＮ液晶表示素子の技術としては、ＵＳ
５１９４９７５、ＵＳ５２６２８８１、ＵＳ５５４８３
０２、ＵＳ５９８６７３２等がある。

【０００５】ＳＴＮ液晶表示素子における、周囲温度と
駆動電圧との関係を図９のグラフに示す。低温度域で
は、液晶の弾性定数が大きくなるために駆動電圧は大き
くなる。逆に、高温度域では、液晶の弾性定数が小さく
なるために駆動電圧は小さくなる。液晶の弾性定数が温
度の影響を直接受けるからである。

【０００６】そのため、ＳＴＮ液晶表示素子の表示を、
一定の駆動電圧で行おうとすると、周囲温度の変化に伴
って、表示画像の輝度が変動する。これを解消するため
に、ノートブック型パーソナルコンピュータや携帯式デ
ータ表示装置等の大型パネルに使用される液晶表示素子
には、コントラストを調整するボリュームが液晶パネル
の近傍に設けられる。使用者は、そのボリュームを手動
操作し、表示のコントラスト比や輝度を所望の状態に調
整しながら、液晶表示素子を使用する。

【０００７】また、手動操作ではなく、温度変化に応じ
て駆動電圧を自動調整する液晶表示装置も知られてい
る。外部の光ではなく、液晶表示素子に搭載したフォト
ダイオードの発光光を利用して液晶表示素子の駆動電圧
の調整を行うものである（特開平１１−３０５２０
０）。

【０００８】また、温度センサを設けて、周囲温度に対
する最適表示を行う技術も知られている（特開平１−１
６７７３４）。図１０に温度補償を行う回路構成の一例
を示す。サーミスタ等の温度センサ１０５は、測定して
得た温度データをアナログ電圧信号に変換する。Ａ／Ｄ
コンバータ１０６は、そのアナログ電圧信号をデジタル
信号に変換してＲＯＭ１０７のアドレス端子に出力す
る。ＲＯＭ１０７には、動作温度に対応した駆動電圧に
相当するデジタルデータが準備されている。

【０００９】ＲＯＭ１０７からは、所定の駆動電圧に相
当するデジタルデータが出力され、電源回路１０８へ出
力される。電源回路１０８は行電極ドライバ１０２と列
電極ドライバ１０３に駆動電圧を出力する。コントロー
ラ１０１、液晶パネル１０４等、他の部品は通常用いら
れるものと同様である。このような機能を液晶表示装置
に備えることにより、周囲の温度変化に応じた表示の自
動調整が可能となる。

【００１０】また、液晶表示素子と周辺回路とを含む液
晶表示装置全体として、総合的なばらつきが発生し得
る。液晶表示装置における、ユニット毎のばらつきを低
減するため、駆動回路のオフセット電圧を調整する手法
が知られている。オフセット電圧として複数のパラメー
タ値をＲＯＭの中にあらかじめ準備し、各製品の出荷時
に表示輝度の調整を行って、個々の製品に最適な駆動電
圧を発生し、良好な表示輝度を呈するようにパラメータ
値を選択して設定する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術の場
合には、グレースケール表示の白つぶれ、または黒つぶ
れの発生の有無を目視検査によって判定していた。その
ため、液晶表示素子のユニット毎に駆動電圧を検出し、
駆動電圧のオフセット値を設定しても、その駆動電圧は
必ずしも最適値ではなかった。また、生産工程の出荷前
検査において、一群の液晶表示素子について駆動電圧の
調整を行っても、群全体としてみると、かなりのばらつ
きが発生した。

【００１２】また、工場における良好な生産効率を達成
するには、高いスループットが必要となるが、従来技術
では、駆動電圧の調整結果にばらつきがあるうえに、表
示輝度の調整を行う工程が複雑で、長時間の工数が必
要、という問題があった。また、光学測定装置を用いて
駆動電圧を調整する場合には、表示輝度を高精度で測定
できたが、低輝度側で２レベル（白レベルと隣接するグ
レーレベル）、高輝度側で２レベル（黒レベルと隣接す
るグレーレベル）の測定が必要であった。さらに、所定
のグレースケールに対して、所望の輝度分布が得られる
まで、各輝度の測定を繰り返し行って、表示の調整を行
う必要があった。この作業は繁雑であり時間を要した。

【００１３】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、階調性のドットマトリックス表
示を行う液晶表示素子の表示輝度を容易に調整しようと
する。すなわち、短時間で調整を行うことができ、工場
の自動生産工程に組み込むことが容易で、かつ設定した
駆動電圧のばらつきが小さい表示の調整方法を提供す
る。また、目視検査を行う場合でも、従来技術に比して
調整結果のばらつきがきわめて小さく、かつ短時間で処
理できる表示輝度の調整方法を提供する。さらに、駆動
電圧の自動調整を常時行い得る液晶表示装置を提供す
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶層が行電
極と列電極との間に配置され、マトリックス状に配置さ
れた行電極と列電極との交差部が画素とされ、行電極と
列電極の間に駆動電圧が印加される液晶表示素子の表示
輝度の調整方法において、低輝度表示を行い、中輝度表
示を行い、高輝度表示を行い、前記低輝度表示と前記高
輝度表示の平均表示輝度と、前記中輝度表示の表示輝度
とをほぼ一致せしめるように駆動電圧を設定する液晶表
示素子の表示輝度の調整方法を提供する。

【００１５】また、前記低輝度表示、前記中輝度表示、
前記高輝度表示にそれぞれ対応する駆動電圧の低階調レ
ベル、中階調レベル、高階調レベルを準備し、さらに駆
動電圧をシフトさせるオフセット電圧を複数準備し、オ
フセット電圧を選択することで駆動電圧を設定する上記
の調整方法を提供する。また、前記低輝度表示と前記高
輝度表示を同時に行う上記の調整方法を提供する。ま
た、前記低輝度表示、前記高輝度表示および前記中輝度
表示を同時に行う上記の調整方法を提供する。また、前
記低輝度表示、前記中輝度表示および前記高輝度表示の
いずれかの表示輝度または前記平均表示輝度を光学測定
装置で検出する上記の調整方法を提供する。また、前記
低輝度表示、前記中輝度表示および前記高輝度表示の各
表示輝度をそれぞれ、Ｂ_L、Ｂ_m、Ｂ_Hとすると、Ｂ_mを
（Ｂ_L＋Ｂ_H）／２の±５％以内に設定する上記の調整方
法を提供する。好ましくは、Ｂ_mを（Ｂ_L＋Ｂ_H）／２の
±１％以内に設定する。

【００１６】また、液晶層が行電極と列電極との間に挟
持され、ドットマトリックス状に配置された行電極と列
電極の交差部が画素とされ、行電極と列電極の間に駆動
電圧が印加されてなる液晶表示素子と駆動回路とが設け
られた液晶表示装置において、低輝度表示が行われ、中
輝度表示が行われ、高輝度表示が行われ、前記低輝度表
示と前記高輝度表示の平均表示輝度が検出され、前記中
輝度表示の表示輝度と前記平均表示輝度とが比較され、
駆動電圧が自動的に調整されてなる液晶表示装置を提供
する。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に液晶表示素子の透過輝度対
駆動電圧の一般的な特性を示す。以下、駆動電圧を２Ｖ
_rとも呼ぶ。また、透過輝度と２Ｖ_rの関係を表したダイ
ナミックＶ−Ｔカーブを特性曲線と呼ぶ。液晶表示素子
に所定の階調の表示を行い、光学測定装置で表示輝度を
測定したものである。本発明では、液晶表示素子に、少
なくとも明るさの異なる３つの表示、すなわち、低輝度
表示、中輝度表示および高輝度表示を表示させる。そし
て、低輝度表示と高輝度表示の平均表示輝度と、中輝度
表示の表示輝度とをほぼ一致せしめるように最適な駆動
電圧の設定を行う。

【００１８】平均表示輝度の第一の態様としては、低輝
度表示および高輝度表示の、２つの表示のパターンが空
間的に混在した状態にあるか、または時間的に入れ代わ
って表示されることで、ほぼ一様な表示輝度を呈する場
合のものである。空間的および／または時間的に組み合
わされて２つの表示が行われてもよい。

【００１９】この際、平均表示輝度を光学測定装置で検
出するか、または目視検査で感知することができる。さ
らに、中輝度表示の表示輝度との比較を行うには、光学
測定装置を用いれば、時間的に分離して処理できる。ま
た、１台の光学測定装置で、平均表示輝度と中輝度表示
の表示輝度の測定を順番に行うことができる。目視検査
を用いる場合には、低輝度表示、中輝度表示および高輝
度表示の３つの表示を同一表示面上に領域を分けて同時
に行い、駆動電圧の調整を行うことが好ましい。

【００２０】平均表示輝度の第二の態様は、主に光学測
定装置で高輝度表示と低輝度表示の各表示輝度を検出す
る場合のものである。つまり、低輝度表示および高輝度
表示の各表示輝度は実質的に別々に検出される。その検
出された各表示輝度から平均表示輝度を得て、その平均
表示輝度と中輝度表示の表示輝度とを比較できる。そし
て、両者がほぼ一致するように駆動電圧を調整する。光
学測定装置で検出する場合は、表示輝度をアナログ的ま
たはデジタル的に比較できる。

【００２１】低輝度表示、中輝度表示、高輝度表示と
は、相対的に輝度レベルが異なるものであって、それぞ
れの輝度をＢ_L、Ｂ_M、Ｂ_Hとし、最大輝度を１００％と
した場合、Ｂ_M−Ｂ_L≧３０％が好ましい。また、Ｂ_H−
Ｂ_M≧３０％が好ましい。

【００２２】通常、Ｂ_Mは４０〜６０％に、Ｂ_Lは０〜１
０％に、Ｂ_Hは９０〜１００％に設定することが好まし
い。表示輝度の調整をより高精度に容易に行う場合に
は、Ｂ _Lを０〜５％、Ｂ_Mを４５〜５５％、Ｂ_Hを９５〜
１００％に設定することが好ましい。特定の色表示を主
として行う場合や、特定の画像を表示することが多い液
晶表示素子の用途においては、表示輝度の調整基準をシ
フトし、Ｂ_Mを４０％または６０％程度にして表示輝度
の調整を行うことができる。

【００２３】次に、ルックアップテーブルと呼ばれる周
囲温度対駆動電圧のデータ変換表の作成方法について説
明を行う。以下、このデータ変換表を特性テーブルと呼
ぶ。図１１は、８階調に対応した表示調整用パターンの
模式図である。図中、ハッチングの密度が高いほど、表
示輝度が低い黒表示であることを示している。

【００２４】左端のグレーレベル０(白レベル)から右端
のグレーレベル７(黒レベル)に向かって、表示調整用パ
ターンの各ストライプの輝度が段階的に低下している。
この表示調整用パターンは、液晶表示素子のパネル面の
一部または略全面に表示させてもよい。通常使用される
パネル面以外に、表示輝度の調整用に独立した表示面を
形成して用いてもよい。

【００２５】このような表示調整用パターンをパネル面
に表示させ、各ストライプの表示輝度の変化を見ながら
駆動電圧の調整を行う。その際に、グレーレベル０とグ
レーレベル７の輝度差が大きく、かつグレーレベル０と
グレーレベル１の輝度差と、グレーレベル６とグレーレ
ベル７の輝度差が大きくなるように調整する。

【００２６】つまり、明るい左側の領域で、隣接する輝
度パターンを認識できない白つぶれの状態を避け、か
つ、暗い右側の領域で、隣接する輝度パターンを認識で
きない黒つぶれの状態を避けるように設定する。全体と
して、大きなコントラスト比のグレースケール表示が得
られるように表示輝度の調整を行う。

【００２７】そして、所望の動作温度範囲、たとえば、
−１０℃〜＋７０℃の温度範囲で、周囲温度対駆動電圧
の特性テーブルを決定する。そのためには、主要な周囲
温度に対する駆動電圧の測定を上記の方法で行う。さら
に、主要な周囲温度以外における駆動電圧はデータ補間
を行って決定する。このようにして、周囲温度対駆動電
圧の特性テーブルを作成する。

【００２８】以下の例１〜３では駆動電圧が小さいとき
に光を透過し、駆動電圧が大きいときに光を遮蔽する、
いわゆるノーマリーホワイト表示を行う、単純マトリッ
クス駆動の透過型ＳＴＮ液晶表示素子を用いている。ま
た、１６種類のグレーレベルを表示できるものとし、透
過率が最大である白をグレーレベル０、透過率が最小の
黒をグレーレベル１５、中間調は、輝度（透過率）が高
い順にグレーレベル１〜１４と呼ぶ。

【００２９】図１には、グレーレベル１５（黒）に対す
る特性曲線１１、グレーレベル０（白）に対する特性曲
線１２、グレーレベル７に対する特性曲線１３を示す。
そして、表示調整用パターンとして市松模様の白黒画像
を採用し、空間的に高輝度表示と低輝度表示とが配置さ
れ、両者の表示輝度が平均化されて平均表示輝度とな
る。そして、その平均表示輝度を光学測定装置で検出
し、その特性曲線１４を横軸の２Ｖ_rに対して示してい
る。

【００３０】図１のグラフを見ると、特性曲線１４とグ
レーレベル７に対する特性曲線１３が交差する駆動電圧
値が存在していることがわかる。以下、高輝度表示と低
輝度表示の平均表示輝度とグレーレベルｎ（ｎは１〜１
４の整数）の中輝度表示の表示輝度とが等しくなる駆動
電圧値をＶgraynと呼ぶ。１６階調の場合、たとえば、
ｎ＝７に設定する。階調値の中点近傍に設定する。この
際、Ｖgray7は目視検査でも、光学測定装置でも測定で
きる。

【００３１】次に、目視検査によってＶgray7を測定す
る方法を説明する。図２に、本発明で使用できる表示調
整用パターンの一例を示す。市松模様のモザイク表示部
２１と、中間調の単一表示輝度レベルを呈する中間調表
示部２２とからなる。市松模様の表示画像は、低輝度と
高輝度にそれぞれ設定された画素が配列され、空間的も
しくは時間的に、または時間的かつ空間的に平均化され
るように表示されていればよい。人間の目に、ほぼ均一
な表示輝度を呈する表示として感知できる程度であれば
よい。市松模様の代わりに、斑点状に白黒画素を配列し
たり、白黒画素のランダムパターンを採用してもよい。

【００３２】たとえば、図２のように白画素と黒画素が
１ドット毎に市松模様状に並んだ画像でもよく、全面白
と全面黒の表示が時間的に交互に表示されてもよい。図
２に示した市松模様の表示画像とその白黒状態を入れ代
えた表示画像が時間的に交互に表示されてもよい。

【００３３】そして、人間が表示輝度の調整を行う場合
には、モザイク表示部２１と中間調表示部２１の各輝度
が等しくなるように、駆動電圧を微調整すればよい。目
視検査で、モザイク表示部は一定の表示輝度として感知
され、図１の特性曲線１４上の値を観察できる。図１に
示したように、二つの表示の表示輝度が等しくなる状態
が必ず存在し、それを精度よく感知できる。

【００３４】基本的に、ｎ＝７の場合には、モザイク表
示部２１の白黒領域の比を１対１にする。また、設定し
ようとするｎの値に応じて、低輝度表示と高輝度表示の
空間的割合および／または時間的割合を一定の比率で配
分するように設定してもよい。また、空間的または時間
的に、高輝度表示の画素と、低輝度表示の画素がランダ
ムに配列されていてもよい。

【００３５】図２の例では、モザイク表示部２１と中間
調表示部２２は、表示の比較が容易になるように隣接し
て配置している。また、縦方向に配列しているが、横方
向に配列してもよい。また、３つ以上の領域に区切って
モザイク表示部２１と中間調表示部２２を配列してもよ
い。

【００３６】モザイク表示部２１は、人間が視認する
か、光学測定装置によって測定される際に、平均化され
た輝度が感知できる程度に配置されていればよい。全領
域中における、高輝度表示と低輝度表示の各領域の一対
を単位として計数した場合、その密度が高ければ、表示
画面を近くから視認でき、または測定できる。通常は、
ドットマトリックスの画素毎を単位として市松模様を表
示させることが好ましい。この表示調整用パターンは、
パネル面の全面に表示させてもよいし、人間が見やすい
程度の大きさ、たとえば、１０ｃｍ×１０ｃｍの領域に
設定してもよい。

【００３７】次に、目視検査でＶgray7を決定する手順
を説明する。図３には、パネル面に図２に示した表示調
整用パターンを表示し、２Ｖ_rを変化させた際の、パネ
ル面上の表示状態の変化を模式的に示す。図中、斜線間
隔が密なほど輝度が低く（暗い状態）、斜線間隔が粗な
ほど輝度が高い（明るい状態）ことを表している。

【００３８】２Ｖ_rがＶgray7よりも小さい場合、（ａ）
のように市松模様を表示するモザイク表示部２１の輝度
が中間調表示部２２の輝度に比べて低く、２Ｖ_rがＶgra
y7よりも大きい場合、（ｃ）のようにモザイク表示部２
１の輝度が中間調表示部２２の輝度に比べて高い。

【００３９】２Ｖ_rがＶgray7と等しい場合には、（ｂ）
のようにモザイク表示部２１の輝度と中間調表示部２２
の輝度とが等しくなった状態が観測される。この（ｂ）
の状態のように、二つの領域の輝度が等しくなる状態を
的確に感知し、そのときの駆動電圧を測定し、Ｖgray7
を決定できる。

【００４０】次に、Ｖgray7が最適な駆動電圧に等しく
なる原理を説明する。図４のグラフにおいて、特性曲線
４１は白(グレーレベル０)を、特性曲線４５は黒(グレ
ーレベル１５)を、特性曲線４２はグレーレベル４を、
特性曲線４３はグレーレベル７を、特性曲線４４はグレ
ーレベル１１を、特性曲線４６は市松模様を、表示させ
た場合をプロットしている。また、直線４７はＶgray7
を、直線４８はＶgray7より１％小さい電圧であるＶgra
y7-1%を、直線４９はＶgray7より１％大きい電圧である
Ｖgray7+1%を、模式的に示す。

【００４１】図５は、横軸をグレースケールの階調値と
し、縦軸を輝度にして両者の関係を示している。曲線５
１は２Ｖ_rがＶgray7、曲線５３は２Ｖ_rがＶgray7-1%、
曲線５２は２Ｖ_rがＶgray7+1%の場合の、輝度変化をプ
ロットしたものである。グレーレベル０は明るい高輝度
表示を呈し、グレーレベル１５は暗い低輝度表時を呈す
る。これらの曲線は表示輝度のダイナミックレンジを示
している。

【００４２】図５からグレーレベルの両端付近(グレー
レベル１１〜１５およびグレーレベル０〜４)で曲線の
傾きが、パラメータとした２Ｖ_rの値によって相違して
いることがわかる。曲線の傾きが急峻であればグレーレ
ベル間の輝度差が大きく、傾きが緩やかであればグレー
レベル間の輝度差が小さいことを意味する。

【００４３】図６に、各グレーレベル間の輝度差（グレ
ーレベル１１〜１５、７〜１１、４〜７、０〜４）を２
Ｖ_rをパラメータとして示す。曲線６１はＶgray7、曲線
６３はＶgray7-1%、曲線６２はＶgray7+1%、の三つの場
合の相対的な関係を示す。グレーレベルの中央付近で輝
度差が大きく、グレーレベルの両側で輝度差が小さくな
る傾向を有する。

【００４４】図６の曲線６２に示すＶgray7+1%の場合
は、グレーレベル１１とグレーレベル１５の輝度差（１
１〜１５）が曲線６１に示すＶgray7の場合に比べて小
さい。つまり、黒に近いグレーレベル（たとえばグレー
レベル１１〜１５）が識別しにくく、黒つぶれが起きて
いることがわかる。

【００４５】図６の曲線６３に示すＶgray7-1%の場合、
グレーレベル０とグレーレベル４の輝度差（０〜４）が
曲線６１に示すＶgray7の場合に比べて小さく、白に近
いグレーレベル（たとえばグレーレベル０〜４）が識別
しにくく、白つぶれが起きていることがわかる。したが
って、曲線６１に示すＶgray7の場合が、全グレーレベ
ルの輝度が最も均一に分布しており、グレーレベルが全
体として識別しやすい状態であることがわかる。よっ
て、Ｖgray7が最適な駆動電圧であると判断できる。

【００４６】次に、本発明を用いた場合の表示輝度の測
定精度について説明する。図１のグラフで、市松模様に
対応する特性曲線１４と中間調表示に対応する特性曲線
１３とが交差し、両者の駆動電圧が等しくなる点を測定
しようとする。このグラフに示すように、二つの特性曲
線は有意差をもって交差しており、正確に最適な駆動電
圧を決定できるので、誤差の小さい測定ができる。

【００４７】以上のように、各周囲温度で目視検査また
は光学測定装置を用いて、Ｖgray7の測定を行うこと
で、最適な駆動電圧を容易に、かつ正確に決定できる。
そして、実際の液晶表示素子に組込むことのできる、周
囲温度対駆動電圧の特性テーブルを作成できる。

【００４８】

【実施例】（例１）図２の表示調整用パターンを用い
て、４８０×２４０ドットマトリックスのＳＴＮ液晶表
示素子の表示輝度の調整を行った。マルチラインアドレ
ッシング法の駆動を行った。液晶表示素子のセルのギャ
ップは５μｍ、用いる駆動ＩＣの駆動電圧は３５．０Ｖ
とした。１６階調表示を行い、ｎ＝７とし、室温で目視
検査によって、最適な駆動電圧の測定を行った。

【００４９】まず、液晶表示素子のパネル面中央付近
に、５ｃｍ×５ｃｍの領域を左右に隣接して二つ設け、
左側に１ドット毎の白黒表示を呈するモザイク表示部を
配置し、右側にグレーレベル７の中間調表示を配置し、
表示を行った。目視検査で、両者の表示輝度が変化する
様子を観察しつつ、駆動電圧を連続的に変化させた。こ
の検査を行うために、所定の検査用回路を液晶表示装置
に接続して行った。

【００５０】そして、市松模様のモザイク表示部とグレ
ースケール７の中間調表示部との表示輝度がほぼ等しく
なる状態を目視で検出し、そのときの駆動電圧を得た。
液晶表示素子に対する駆動電圧の値は２６．２Ｖであっ
た。

【００５１】次に、液晶表示装置の周囲温度を、−２０
℃、−１０℃、０℃、＋１０℃、＋２０℃、＋４０℃、
＋６０℃および＋８５℃に変化させ、各温度における最
適な駆動電圧を同様に検出し、特性テーブルを決定し
た。また、その特性テーブルのデータを使用して種々の
画像表示をさせ、全温度域においても良好なコントラス
ト比と所定の表示輝度を呈し、所定の表示特性を全温度
域で達成できた。

【００５２】また、目視検査の代わりに、光学測定装置
（ＢＭ−７、トプコム社製）を用いて表示輝度の調整を
行った。表示調整用パターンや手順は目視検査と同様に
行った。１台の光学測定装置を用いて、モザイク表示部
と中間調表示部の表示輝度をそれぞれ検出して行った。
その結果、ほぼ同じ駆動電圧が得られたので、目視検査
と光学測定装置による表示輝度の調整に、大きな差のな
いことが確認された。なお、２台の光学測定装置を用い
て、モザイク表示部と中間調表示部を同時に検出するこ
ともできる。いずれの手法を用いても、全温度域での駆
動電圧のばらつきは約±０．５％以下であり、精度よく
最適電圧を求めることができた。

【００５３】（例２）図７は、温度に対する駆動電圧の
自動調整機能が備えられた液晶表示装置のブロック図で
ある。コントローラ７０１、行電極ドライバ７０２、列
電極ドライバ７０３、ＳＴＮ液晶表示素子である液晶パ
ネル７０４、バックライト７１２、温度センサ７０５、
Ａ／Ｄコンバータ７０６、ＲＯＭ７０７の機能は、従来
技術と同様である。

【００５４】ＥＥＰＲＯＭ７０９からは、あらかじめ設
定された駆動電圧のオフセット値に相当するデジタルデ
ータが出力される。ＲＯＭ７０７とＥＥＰＲＯＭ７０９
から出力された電圧値を示すデータは、足し算回路７１
０によって足し算され、所定の駆動電圧値に相当するデ
ータに変換され、電源回路７０８に出力される。電源回
路７０８からは、指定された駆動電圧２Ｖ_rが出力さ
れ、行電極ドライバ７０２と列電極ドライバ７０３に送
られ、液晶パネル７０４が駆動されるようになってい
る。

【００５５】次に、この液晶表示装置における表示輝度
の調整方法について説明する。一つの液晶表示素子につ
いて、例１の方法を用いて、周囲温度対駆動電圧の特性
テーブルを作成しても、液晶表示素子毎の最適な駆動電
圧にはユニット差が存在する。そのため、ある液晶表示
素子について調整を行って作成した駆動電圧の特性テー
ブルを、別の液晶表示素子にそのまま適用することはで
きない。個々の液晶表示素子や、組み合わせて用いられ
る駆動ＩＣや他の回路要素の総合的なばらつきに起因し
て、液晶表示装置のユニット毎における駆動電圧のばら
つきが発生するからである。

【００５６】そこで、各製品のユニット差を補正するた
めに、液晶表示装置の出荷前に駆動電圧を調整する必要
がある。出荷前の電圧調整は、室温で液晶パネル７０４
に対して、図２のような表示調整用パターンを表示さ
せ、駆動電圧がＶgray7に一致するように、つまり市松
模様のモザイク表示部２１と中間調表示部２２の輝度が
ほぼ等しくなるように、駆動電圧のオフセット値を選択
する。そして、その補正値を各製品のＥＥＰＲＯＭ７０
９に書き込むことで行う。この方法を用いれば、液晶表
示装置の出荷前に、精度よく、容易に駆動電圧の調整
を、製品毎に行うことができる。

【００５７】上記の説明では、Ｖgray7を最適な２Ｖ_rに
一致させるものとしたが、最適であると感じる表示には
個人差や、用途による差があり得る。したがって、液晶
表示装置の出荷前に行う駆動電圧のオフセット値の設定
に関して、個人差や用途によって使い分けることが容易
にできる。

【００５８】Ｖgray7の場合よりも暗めの表示、すなわ
ちＶgray6やＶgray5などのＶgray7よりも高い２Ｖ_rが好
まれる場合もあれば、Ｖgray7の場合よりも明るめの表
示、すなわち、Ｖgray8やＶgray9などのＶgray7よりも
低い２Ｖ_rが好まれる場合もある。このように、個人差
や用途による差に対応するために、出荷時の駆動電圧の
調整をＶgray7ではなく、Ｖgray6やＶgray8などに合わ
せて２Ｖ_rを設定してもよい。

【００５９】（例３）次に、温度に対して２Ｖ_rの自動
調節を行うことのできる液晶表示装置について説明す
る。図８に２Ｖ_rの自動調整回路のブロック図を示す。
モザイク表示部８０７は市松模様等の画像を呈し、その
上に設置された光センサ８０５と、中間調表示部８０８
の上に設置された光センサ８０６の出力電圧値の差が比
較器８０９で計算され、ＭＰＵ８１０に取り込まれる。
中間調表示部８０８には、グレーレベル７の中間調画像
が表示されている。

【００６０】ＭＰＵ８１０からは駆動電圧を示す信号が
出力され、電源回路８１２に送られる。電源回路８１２
では指定された２Ｖ_rを出力し、液晶パネル８０４が駆
動される。バックライト８１３は、表示エリアだけでは
なく、光センサ８０５、８０６の設置された部分にも光
を照射している。本例では、通常使用される表示領域外
に、表示調整用領域を設けている。コントローラ８０
１、行電極ドライバ８０２、列電極ドライバ８０３、Ｓ
ＴＮ液晶表示素子である液晶パネル８０４の構造と機能
は、通常の液晶表示装置のものと同様である。

【００６１】モザイク表示部８０７と中間調表示部８０
８を表示領域外に配置したので、表示領域の表示画像を
なんら制限しない。また、モザイク表示部８０７と中間
調表示部８０８は表示領域と共通の電極で駆動されるよ
うにしてもよいし、表示領域とは分離した電極で独立に
駆動されるようにしてもよい。

【００６２】次に、２Ｖ_rの自動調整を行う方法につい
て説明する。比較器８０９からの出力が０に近づくよう
に、ＭＰＵ８１０の出力が変化するように構成されてお
り、フィードバックループが形成されている。この自動
調整の機構により、液晶表示素子に対する最適な２Ｖ_r
を自動検出できる。また、使用環境や電子部品の経年変
化等に起因した液晶表示素子の最適な２Ｖ_rが変化した
場合でも、その変化を自動的に補償できる。この方法を
採用すると、以下のような利点がある。

【００６３】（１）周囲温度対駆動電圧の特性テーブルをあらかじめ
作成する必要がない。（２）液晶表示装置のユニット差や、経年変化の影響を
受けにくい。（３）温度計測回路が不要である。（４）中間調表示部８０８に、よく使用されるグレーレ
ベルを選ぶことで、用途、客先の好みに応じた、暗めの
表示や明るめの表示における設定を容易に行うことがで
きる。（５）液晶表示素子の出荷前のオフセット調整が不要と
なる。

【００６４】一般的に、液晶表示素子には、列電極と行
電極間のギャップや、配向膜厚さなどのばらつきがあ
る。また、使用される他の電子部品等の特性が経年的に
変化し、液晶表示装置全体として見た場合の最適な２Ｖ
_rが変化する場合がある。しかし、本例の方法を用いれ
ば、常に最適な２Ｖ_r（Ｖgray7）を検出し得るので、上
記の問題の影響を抑制できる。

【００６５】液晶表示装置の用途によっては、安定した
表示を連続して行い、手動操作による微調整をしないこ
とが必要な場合がある。使用者が他の機器の操作に従事
しており、液晶表示装置の調整をする余裕がないからで
ある。工場や生産ラインの表示装置や、自動車のメータ
などに、このような特性が求められる。常に一定のコン
トラスト比の表示を提供できることが重要になる。ま
た、本発明はカラー表示を行う際の色調整にも応用でき
る。

【００６６】

【発明の効果】本発明によって、液晶表示素子の駆動電
圧の設定を容易に、かつ、製品ユニットのばらつきを飛
躍的に低減できる。測定者の個人差を抑制して表示の調
整を行うことができる。また、工場における出荷前の表
示調整においても、短時間で処理ができ、しかも製品毎
のユニット差を克服して、液晶表示素子における最適な
駆動電圧の設定を行って、表示輝度の調整をできる。

【００６７】また、用途や使用者の好みに応じて、最適
な表示画像を設定し、それを常に提供できる、使用しや
すい液晶表示装置を提供できる。また、本発明の液晶表
示装置の調整方法を採用すると、温度計測回路が基本的
に不要となる。さらに、液晶表示装置の連続使用状態に
おいて、周囲環境に応じた最適な表示画像を連続して提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の調整方法に用いる液晶の特性を示すグ
ラフ。

【図２】比較を行うモザイク表示部と中間調表示部の模
式図。

【図３】比較調整を行う模式図。

【図４】本発明で用いる駆動電圧と透過率との特性曲線
を示すグラフ。

【図５】本発明のＶgray7の特性曲線を示すグラフ。

【図６】Ｖgray7の前後で中間調表示を比較するグラ
フ。

【図７】液晶モジュールのブロック図。

【図８】本発明の自動電圧調整回路を備えた液晶モジュ
ールのブロック図。

【図９】液晶の駆動電圧と周囲温度との関係を示すグラ
フ。

【図１０】従来例の液晶表示装置のブロック図。

【図１１】グレースケールの表示調整用パターンを示す
模式図。

【符号の説明】１１、１２、１３、１４、１５：特性曲線（Ｖ−Ｔカー
ブ）２１：モザイク表示部２２：中間調表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者一色眞誠神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地旭硝子株式会社内Ｆターム(参考） 2H093 NA06 NA53 NC16 NC53 NC54 NC59 NC62 NC63 ND07 5C006 AA16 AC02 AF46 AF51 AF52 AF53 AF81 BB12 BF08 BF14 BF15 BF28 BF38 EB01 FA21 5C080 AA10 BB05 DD03 DD15 DD28 EE28 JJ02 JJ05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶層が行電極と列電極との間に配置さ
れ、マトリックス状に配置された行電極と列電極との交
差部が画素とされ、行電極と列電極の間に駆動電圧が印
加される液晶表示素子の表示輝度の調整方法において、低輝度表示を行い、中輝度表示を行い、高輝度表示を行
い、前記低輝度表示と前記高輝度表示の平均表示輝度
と、前記中輝度表示の表示輝度とをほぼ一致せしめるよ
うに駆動電圧を設定する液晶表示素子の表示輝度の調整
方法。
【請求項２】前記低輝度表示、前記中輝度表示、前記高
輝度表示にそれぞれ対応する駆動電圧の低階調レベル、
中階調レベル、高階調レベルを準備し、さらに駆動電圧
をシフトさせるオフセット電圧を複数準備し、オフセッ
ト電圧を選択することで駆動電圧を設定する請求項１に
記載の調整方法。
【請求項３】前記低輝度表示と前記高輝度表示を同時に
行う請求項１または２に記載の調整方法。
【請求項４】前記低輝度表示、前記高輝度表示および前
記中輝度表示を同時に行う請求項１または２に記載の調
整方法。
【請求項５】前記低輝度表示、前記中輝度表示および前
記高輝度表示のいずれかの表示輝度または前記平均表示
輝度を光学測定装置で検出する請求項１、２、３または
４に記載の調整方法。
【請求項６】前記低輝度表示、前記中輝度表示および前
記高輝度表示の各表示輝度をそれぞれ、Ｂ_L、Ｂ_m、Ｂ_H
とすると、Ｂ_mが（Ｂ_L＋Ｂ_H）／２の±５％以内になる
ように駆動電圧を設定する請求項１、２、３、４または
５に記載の調整方法。
【請求項７】液晶層が行電極と列電極との間に挟持さ
れ、ドットマトリックス状に配置された行電極と列電極
の交差部が画素とされ、行電極と列電極の間に駆動電圧
が印加されてなる液晶表示素子と駆動回路とが設けられ
た液晶表示装置において、低輝度表示が行われ、中輝度
表示が行われ、高輝度表示が行われ、前記低輝度表示と
前記高輝度表示との平均表示輝度が検出され、前記中輝
度表示の表示輝度と前記平均表示輝度とが比較され、駆
動電圧が自動的に調整されてなる液晶表示装置。