JP2008122960A - 表示装置及びその駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境温度が広範囲で変わっても表示品質を更に高く維持できる表示装置を提供する。
【解決手段】本発明による表示装置の駆動装置では、映像信号で画素の階調が第１ビット数で表されているとき、信号制御部がその画素の階調を、第１ビット数より多い第２ビット数のデータに変換する。階調電圧生成部は、同じ抵抗値の抵抗を２以上直列に接続した回路を用い、第２ビット数と同数の種類の階調電圧を等間隔で生成する。信号制御部は第２ビット数のデータを用い、映像信号の示す画素の各階調値に複数の階調電圧を対応させる。信号制御部は更に、それら複数の階調電圧の中から、データ電圧として選択されるべき階調電圧を環境温度に応じて切り換える。それにより、映像信号の示す画素の階調と階調電圧との間の対応関係を、環境温度に応じて所定の非線形な関係に合わせる。
【選択図】図３

Description

本発明は表示装置に関し、特にその駆動装置に関する。

一般的な液晶表示装置は二枚の表示パネルと液晶層とを含む。二枚の表示パネルは液晶層を間に挟んで重ねられている。

二枚の表示パネルの一方では、画素電極とスイッチング素子とがマトリクス状に配列されている。スイッチング素子は好ましくは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。画素電極とスイッチング素子とのマトリクスの間ではゲート線が行方向に延び、データ線が列方向に延びている。スイッチング素子は一行ごとに制御端子が同じゲート線に接続され、そのゲート線を通して外部のゲート駆動部からゲート信号を受ける。スイッチング素子はゲート信号に応じてオンオフする。スイッチング素子は一列ごとに入力端子が同じデータ線に接続され、そのデータ線を通して外部のデータ駆動部からデータ電圧を受ける。画素電極は一つずつ、異なるスイッチング素子の出力端子に接続されている。スイッチング素子が一行ずつ順番にターンオンすることにより、画素電極は一行ずつ順番に、列ごとに異なるデータ線からデータ電圧を受ける。

二枚の表示パネルの他方では、共通電極が全面に形成されている。共通電極は外部から共通電圧を受ける。画素電極、共通電極、及びそれらの間に挟まれた液晶層の部分は、電気回路として見ればキャパシタを構成している。そのキャパシタは液晶キャパシタと呼ばれ、それに連結されたスイッチング素子と一緒に、一つの画素を構成する基本単位になっている。

各画素では、画素電極に対してデータ電圧が印加されることによって液晶キャパシタが充電され、そのデータ電圧と共通電圧との間の差を保持する。そのとき、その液晶キャパシタでは液晶層に電界が生成される。この電界の強さは、液晶キャパシタによって保持された電圧、すなわちデータ電圧と共通電圧との間の差で決まる。液晶層は誘電率異方性を示すので、その電界の強さに応じて光透過率が変わる。従って、データ電圧を画素ごとに調節することによって液晶層内の電界の強さを画素ごとに調節すれば、その液晶層を通過する光の透過率を画素ごとに調節できる。こうして、画素間での透過率の差によって所望の画像が表示パネル上の画面に再現される。

データ電圧は一般に次のように調節される。まず、信号制御部が外部から映像信号を入力し、ガンマ曲線など、表示パネルの表示特性に応じて映像信号を適切に変換し、各画素の目標の透過率、すなわち階調の目標値を決める。特にガンマ曲線を用いた映像信号の変換では信号制御部がルックアップテーブルを利用する。そのルックアップテーブルには、映像信号の示す階調値ごとに、実際に設定されるべき目標値が記録されている。次に、データ駆動部が信号制御部から各画素の階調の目標値を入力し、複数の階調電圧の中からその目標値に対応する階調電圧をその画素に対するデータ電圧として選択する。ここで、複数の階調電圧は階調電圧生成部によって予め生成される。階調電圧生成部は一般に、各階調電圧を画素の階調の目標値に一つずつ対応づけ、それにより、画素の階調の目標値と、その画素への階調電圧の印加で実現される透過率との間の対応関係を表示パネルのガンマ曲線に合わせている、その場合、階調電圧の間隔は一般に異なる。階調電圧生成部は複数の階調電圧を、好ましくは直列に接続された複数の抵抗で所定の電圧を分割することによって生成する。それらの抵抗は一般に、階調電圧の間隔の変化に合わせて異なる抵抗値に設定されている。

液晶の応答速度は一般に低いので、各画素の画素電極に対してデータ電圧を印加してからその画素の実際の透過率がそのデータ電圧に対応する値に到達するまでに、ある程度の時間が必要である。この時間は短いほど、特に動画の表示品質が高い。近年の液晶表示装置では、その時間の短縮を目的としてＤＣＣ（Dynamic Capacitance Compensation）方式が採用されている。ＤＣＣ方式では、好ましくは信号制御部が現在のフレームでの各画素の階調の目標値を直前のフレームでの目標値からの差を考慮して補正する。具体的には、その差が大きいほど、画素電極の実際の電圧変化がデータ電圧の変化より大きく制御される。それにより液晶の実際の応答速度が高められ、特に動画の表示品質の更なる向上が図られている。ＤＣＣ方式による補正でも好ましくは、信号制御部がルックアップテーブルを利用する。そのルックアップテーブルには、現在のフレームと直前のフレームとの間での各画素の階調の目標値の差ごとに補正量が記録されている。

液晶表示装置の表示特性は環境温度に敏感である。特に携帯電話等の携帯用電子機器に搭載される液晶表示装置は室内及び室外の間を頻繁に移動するので、外部の温度変化に伴う表示特性の変化が一般に大きい。

環境温度の変化に伴う表示特性の変化にかかわらず画質を良好に維持するには、信号制御部が、外部から入力される映像信号を、表示特性の変化に応じて適切に処理しなければならない。しかし、従来の表示装置では、階調電圧生成部によって生成可能な階調電圧の種類が予め、所定の表示特性に基づいて設定されている。特に、階調電圧の生成に利用される抵抗の直列接続では各抵抗の抵抗値が特定の値に設定されている。従って、表示特性の変化に合わせて各階調電圧を適切に変化させることは困難である。その結果、従来の液晶表示装置では、更に広範囲での環境温度の変化にかかわらず、高画質を維持することが困難である。

また、環境温度の変化に応じてガンマ曲線やＤＣＣ方式による補正量を変えるには、信号制御部に保存されたルックアップテーブルを環境温度の変化に応じて設定し直さねばならない。しかし、従来の表示装置ではルックアップテーブルの変更は容易ではないので、更に広範囲での環境温度の変化に合わせてガンマ曲線やＤＣＣ方式による補正を最適化することは困難である。

本発明の課題は、環境温度が更に広範囲で変わっても表示品質を更に高く維持できる表示装置を提供することにある。

本発明による表示装置の駆動装置は信号制御部と階調電圧生成部とを含む。信号制御部は外部から映像信号を入力する。ここで、映像信号では、画素の階調が第１ビット数で表されている。信号制御部はその映像信号の示す画素の階調を、第１ビット数より多い第２ビット数のデータに変換する。階調電圧生成部は第２ビット数と同数の種類の階調電圧を生成する。好ましくは、階調電圧生成部は階調電圧を一定の間隔で生成し、信号制御部は第２ビット数のデータを用い、映像信号の示す画素の階調と階調電圧との間の対応関係を所定の非線形な関係に合わせる。

階調電圧生成部は好ましくは２以上の抵抗の直列接続を含む。好ましくは、各抵抗は同じ抵抗値を示す。階調電圧生成部はその抵抗の直列接続を用いて階調電圧を生成する。好ましくは、それらの抵抗の個数は第２ビット数より一つ少ない。

信号制御部は好ましくはＤＣＣ部を含む。ＤＣＣ部は、変換後のデータに対してＤＣＣ（Dynamic Capacitance Compensation）処理を行う。信号制御部は更に好ましくは、ＤＣＣ部に加え、ルックアップテーブル、温度補償回路、及びディザリング部を含む。ルックアップテーブルは映像信号を入力し、その映像信号の示す画素の階調ごとに異なるデータを出力する。好ましくは、ルックアップテーブルから出力されたデータのビット数は第１ビット数より多い。温度補償回路は、ルックアップテーブルから出力されたデータを環境温度に応じて変換して出力する。それにより、そのデータの示す階調値が環境温度に応じて補正される。ディザリング部は温度補償回路から出力されたデータに対してディザリング処理を行う。それにより、そのデータのビット数を減らす。ＤＣＣ部はディザリング部から出力されたデータに対してＤＣＣ処理を行い、処理後のデータを上記の第２ビット数のデータとして出力する。

信号制御部は、温度補償回路に代え、２以上のルックアップテーブルとマルチプレクサとを含んでいても良い。２以上のルックアップテーブルは、映像信号の示す画素の階調ごとに、かつ環境温度ごとに異なるデータを出力する。マルチプレクサは各ルックアップテーブルから出力されたデータを受信し、受信されたデータの中から実際の環境温度に対応するデータを選択して出力する。その場合、ディザリング部は、マルチプレクサから出力されたデータに対してディザリング処理を行う。

本発明による表示装置の駆動装置では、階調電圧生成部によって生成される階調電圧の種類が映像信号の示す画素の階調の種類に比べ、第１ビット数と第２ビット数との間の差だけ細分化されている。更に、細分化された階調電圧は等間隔に設定されている。一方、信号制御部は、映像信号では第１ビット数で表されていた画素の階調を第２ビット数のデータで表現し直す。それにより、映像信号の示す画素の各階調値に複数の階調電圧を対応させる。その対応関係は好ましくはルックアップテーブルに記憶されている。信号制御部は更に、それら複数の階調電圧の中から、データ電圧として選択されるべき階調電圧を、好ましくは環境温度に応じて切り換える。こうして、本発明による駆動装置は従来の装置より広範囲での環境温度の変化に合わせてガンマ曲線やＤＣＣ方式による補正を最適化できる。その結果、本発明による表示装置は従来の装置とは異なり、更に広範囲での環境温度の変化にかかわらず、画質を高く維持できる。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図であり、図２はその液晶表示装置に含まれる一つの画素の模式図である。
図１に示されているように、この液晶表示装置は好ましくは、液晶表示パネルアセンブリ300、ゲート駆動部400、データ駆動部500、階調電圧生成部800、及び信号制御部600を含む。

液晶表示パネルアセンブリ300は、図１に示されているように、複数の画素PX、及び複数の信号線G₁〜G_n、D₁〜D_mを含む。複数の画素PXは好ましくはマトリクス状に配列され、表示領域を構成している。信号線G₁〜G_n、D₁〜D_mは画素PXのマトリクスの間を縦横に延び、互いに交差している。更に図２に示されているように、液晶表示パネルアセンブリ300は、互いに対向する下部表示パネルと上部表示パネル200、及び、それらの間に挟まれている液晶層3を含む。

信号線は好ましくは下部表示パネル100に設置され、ｎ本のゲート線G₁〜G_nとｍ本のデータ線D₁〜D_mとを含む。各ゲート線G₁〜G_nは好ましくは画素PXのマトリクスの間を行方向に延び、各画素行にゲート信号（走査信号とも言う）を伝達する。各データ線D₁〜D_mは好ましくは画素PXのマトリクスの間を列方向に延び、各画素列にデータ電圧を伝達する。

図２に示されているように、各画素PXは、スイッチング素子Q、液晶キャパシタC_LC、及びストレージキャパシタC_STを含む。尚、ストレージキャパシタC_STは省略されても良い。

スイッチング素子Qは好ましくは、下部表示パネル100に備えられている薄膜トランジスタである。例えば図２に示されている第ｉ行（ｉ＝１、２、…、ｎ）第ｊ列（ｊ＝１、２、…、ｍ）の画素PXでは、スイッチング素子Qの制御端子はｉ番目のゲート線G_iに連結され、入力端子はｊ番目のデータ線D_jに連結され、出力端子は液晶キャパシタC_LC及びストレージキャパシタC_STに連結されている。

図２に示されているように、下部表示パネル100には画素PXごとに画素電極191が形成されている。一方、上部表示パネル200の全面は共通電極270で覆われている。液晶キャパシタC_LCは、下部表示パネル100の画素電極191と上部表示パネル200の共通電極270とを二つの端子とみなし、それら二つの電極191、270の間に挟まれた液晶層3の部分を誘電体とみなしたキャパシタである。画素電極191は同じ画素PXのスイッチング素子Qの出力端子に連結され、オンしたスイッチング素子Qを通してデータ線D_jからデータ電圧を受ける。共通電極270は外部から共通電圧Vcomを受ける。尚、図２とは異なり、共通電極が下部表示パネル100に備えられても良い。その場合には好ましくは、二つの電極191、270の少なくとも一方が線状又は棒状に作られる。

ストレージキャパシタC_STは液晶キャパシタC_LCの容量を補い、画素電極191の電圧を安定化させる。ストレージキャパシタC_STは好ましくは、下部表示パネル100に具備された別の信号線（図示せず）と画素電極191とが絶縁体を間に置いて重なっている部分から形成されている。この別の信号線に対しては外部から、共通電圧Vcomなどの所定の電圧が印加される。ストレージキャパシタC_STはその他に、第ｉ行の画素の画素電極191と（ｉ−１）番目のゲート線G_i-1とが絶縁体を間において重なった部分から形成されても良い。

色表示方式には、各画素PXが基本色のいずれか一つを固有に表示する空間分割方式、及び、各画素PXが時間に応じて基本色を交互に表示する時間分割方式がある。基本色の空間的な分布、又は時間的な変化によって所望の色相が表現される。基本色の例としては三原色、すなわち、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）が挙げられる。図２は空間分割方式の一例であり、各画素PXの画素電極191に対向する上部表示パネル200の領域にカラーフィルタ230が備えられている。各カラーフィルタ230は基本色の一つを示す。図２とは異なり、カラーフィルタは下部表示パネル100に備えられていても良い。その場合、カラーフィルタは画素電極191の上に形成されていても、下に形成されていてもよい。

図２には示されていないが、液晶表示パネルアセンブリ300の外面には好ましくは、偏光子が少なくとも一枚、接着されている。偏光子は、液晶表示パネルアセンブリ300を透過する光のうち、特定の偏光成分を透過させる。

図１に示されているように、階調電圧生成部800はデータ駆動部500に連結され、データ駆動部500に複数の階調電圧を供給する。それらの階調電圧は好ましくは、画素PXの透過率の調節可能な値の全てに対応づけられている。その他に、他の階調電圧の基準とされるべき特定の階調電圧（以下、基準階調電圧という）だけが供給されても良い。その場合、他の階調電圧はデータ駆動部500によって基準階調電圧に基づいて生成される。階調電圧生成部800は好ましくは、複数の階調電圧の集合（又は基準階調電圧の集合）を二組生成する。二組の階調電圧の集合のうち、一方では各階調電圧が共通電圧Vcomに対して正であり、他方では負である。階調電圧生成部800は好ましくは複数の抵抗の直列接続を含む。階調電圧生成部800はそれらの抵抗で所定の電圧を分割することにより、階調電圧の集合を生成する、その直列接続を形成する各抵抗は好ましくは同じ抵抗値を示す。

ゲート駆動部400はゲート線G₁〜G_nに連結され、ゲート信号を各ゲート線G₁〜G_nに対して順番に印加する。ゲート信号は好ましくはゲートオン電圧Vonとゲートオフ電圧Voffとの組み合わせから成る。

データ駆動部500は、信号制御部600、階調電圧生成部800、及びデータ線D₁〜D_mに連結されている。データ駆動部500は、信号制御部600からは映像データDATを受信し、階調電圧生成部800からは複数の階調電圧を受信する。データ駆動部500は映像データDATに応じて階調電圧を選択し、データ電圧として目標のデータ線D₁〜D_mに対して印加する。

尚、階調電圧生成部800から基準階調電圧だけが提供される場合、データ駆動部500はまず、基準階調電圧を分割して複数の階調電圧を生成し、次にそれらの階調電圧の中からデータ電圧を選択する。この場合には好ましくは、データ駆動部500の内部にも抵抗の直列接続が形成され、それによって基準階調電圧が複数の階調電圧に分割される。データ駆動部500の内部に形成された各抵抗は好ましくは同じ抵抗値を示す。

信号制御部600はまず、好ましくは外部のグラフィックコントローラ（図示せず）から入力映像信号R、G、B、及び入力制御信号を受信する。入力映像信号R、G、Bは好ましくは各画素PXの輝度情報を含む。その輝度情報では好ましくは、各画素の輝度は所定数の階調、例えば２５６（＝２⁸）種類の階調で表されている。入力制御信号は好ましくは、垂直同期信号Vsync、水平同期信号Hsync、メインクロック信号MCLK、及びデータイネーブル信号DEを含む。

信号制御部600は次に、入力映像信号R、G、Bを液晶表示パネルアセンブリ300及びデータ駆動部500の動作条件に合うように適切に処理し、映像データDATに変換する。映像データDATは好ましくはデジタル信号であり、特に各画素の階調の目標値を示す。信号制御部600は特に、液晶表示パネルアセンブリ300の表示特性に応じて入力映像信号R、G、Bの示す輝度情報を適切に補正する。その補正後の輝度情報が映像データDATとしてデータ駆動部400に出力される。

信号制御部600は更に、入力制御信号に基づいてゲート制御信号CONT1及びデータ制御信号CONT2を生成する。ゲート制御信号CONT1はゲート駆動部400に出力され、データ制御信号CONT2と映像データDATとはデータ駆動部500に出力される。

ゲート制御信号CONT1は好ましくは走査開始信号とゲートクロック信号とを含む。走査開始信号によって、ゲート線G₁〜G_nに対するゲートオン電圧Vonの印加開始がゲート駆動部400に対して指示される。ゲートクロック信号はゲート駆動部400によってゲートオン電圧Vonの出力周期の制御に利用される。ゲート制御信号CONT1はまた、出力イネーブル信号を更に含む。出力イネーブル信号は、ゲートオン電圧Vonが持続されるべき期間を示す。

データ制御信号CONT2は好ましくは、水平同期開始信号、ロード信号、及びデータクロック信号を含む。水平同期開始信号は、データ駆動部500に各行の画素PXに対する映像データDATの伝送開始を知らせる。ロード信号は、データ駆動部500にデータ線D₁〜D_mに対するデータ電圧の印加を促す。データ制御信号CONT2はまた、反転信号を更に含んでいても良い。データ駆動部500は反転信号に応じ、共通電圧Vcomに対するデータ電圧の極性を反転させる。

好ましくは、ゲート駆動部400、データ駆動部500、信号制御部600、及び階調電圧生成部800は各々集積回路チップに組み込まれ、それらのチップが下部表示パネル100の上に直接実装されている。その他に、それらのチップが、フレキシブル印刷回路膜を用いたＴＣＰ（Tape Carrier Package）方式で下部表示パネル100に接着されていても、下部表示パネル100とは別の印刷回路基板上に実装されていてもよい。更に、ゲート駆動部400、データ駆動部500、信号制御部600、及び階調電圧生成部800が、信号線G₁〜G_n、D₁〜D_m、スイッチング素子Q、及び画素電極191と共に、下部表示パネル100に集積化されていても良い。更に、ゲート駆動部400、データ駆動部500、信号制御部600、及び階調電圧生成部800の全てが単一のチップに集積化されていても良い。その場合、それらのいずれか、又はそれらに含まれる回路素子のいずれかが、その単一のチップに外付けされていても良い。

液晶表示装置は上記の構成によって以下のように動作する。
まず、信号制御部600が外部のグラフィックコントローラから入力映像信号R、G、B及び入力制御信号を受信する。信号制御部600はそのとき、入力映像信号R、G、Bを映像データDATに変換し、かつ、ゲート制御信号CONT1及びデータ制御信号CONT2を生成する。信号制御部600はその後、ゲート制御信号CONT1をゲート駆動部400に送信し、データ制御信号CONT2と映像データDATとをデータ駆動部500に送信する。

信号制御部600からのデータ制御信号CONT2に従い、データ駆動部500は第ｉ行（ｉ＝１、２、…、ｎ）の画素PXに対する映像データDATを受信する。データ駆動部500はそのとき、その映像データDATから各画素PXの輝度情報を解読し、各画素PXの目標の階調に対応する階調電圧を選択する。それにより、デジタル信号である映像データDATが、アナログ信号であるデータ電圧に変換される。その後、データ駆動部5000は各画素PXに対するデータ電圧を、その画素PXに連結されたデータ線D₁〜D_mに対して印加する。

ゲート駆動部400は、信号制御部600からのゲート制御信号CONT1に従ってゲートオン電圧Vonをｉ番目のゲート線G_iに対して印加する。そのとき、ｉ番目のゲート線G_iに連結されたスイッチング素子Qが導通する。従って、データ駆動部500によって各データ線D₁〜D_mに対して印加されたデータ電圧がそのスイッチング素子Qを通じて同じ画素PXの画素電極191に対して印加される。

各画素PXでは、画素電極191に対して印加されたデータ電圧と共通電圧Vcomとの間の差によって液晶キャパシタC_LCが充電され、その両端電圧、すなわち画素電圧が設定される。その画素電圧によってその画素PXの液晶層3には電場が生じ、その電場の強さに応じて液晶分子の配列が変化する。それにより、その液晶層3を通過する光の偏光方向が変化する。この偏光方向の変化は、液晶表示パネルアセンブリ300の外面に接着された偏光子によってその画素PXの透過率の変化として現れる。こうして、その画素PXの輝度が映像データDATの示す階調に調節される。

１水平周期、すなわち水平同期信号Hsync及びデータイネーブル信号DEの一周期が経過した後、データ駆動部500は上記と同様にして次の画素行に対するデータ電圧を各データ線D₁〜D_mに対して印加する。一方、ゲート駆動部400は、ｉ番目のゲート線G_iに対してゲートオフ電圧Voffを印加すると共に、次のゲート線G_i+1に対してゲートオン電圧Vonを印加する。このような過程を繰り返すことによって全てのゲート線G₁〜G_nに対して順番にゲートオン電圧Vonが印加され、全ての画素PXに対してデータ電圧が印加される。こうして、１フレームの映像が液晶表示パネルアセンブリ300の表示領域に表示される。

１フレームの表示が終われば、次のフレームの表示が始まる。そのとき、データ駆動部500に対して印加される反転信号の状態が制御され、各画素PXに対して印加されるデータ電圧の極性が、直前のフレームでの極性とは反対になる。こうして、データ電圧の極性はフレームごとに反転する（フレーム反転）。更に、同じフレーム内でも、各データ線を通じて伝達されるデータ電圧の極性が水平周期ごとに反転し（行反転、点反転）、又は、同じ画素行に対して印加されるデータ電圧の極性がデータ線ごとに反転しても良い（列反転、点反転）。

本発明の上記の実施例では特に、信号制御部600が好ましくは、入力映像信号R、G、Bに対してＤＣＣ方式による補正を行う。以下、その補正について詳細に説明する。
まず、ＤＣＣ方式による補正の必要性について説明する。

液晶キャパシタC_LCの両端間に電圧を印加すればその液晶層3には電場が生じるので、液晶分子の配列が安定な状態に向かって変化を開始する。液晶分子の応答は遅いので、その配列がその安定な状態に達するまでにはある程度の時間がかかる。もし、液晶キャパシタC_LCに対して印加されているデータ電圧、従って画素電圧がその時間、一定に維持されていれば、その液晶層3では液晶分子の配列がやがて安定な状態に達するので、その画素の透過率が一定値に達する。画素電圧の目標値、すなわちデータ電圧の目標値は、液晶分子の配列が安定な状態に達したときにその画素の透過率が目標値に達するように設定されている。しかし、実際には、各画素PXのスイッチング素子Qの導通時間、すなわち、各画素PXに対するデータ電圧の印加時間が制限されているので、その印加時間内に液晶分子の配列が安定な状態に達するのは難しい。すなわち、目標値のデータ電圧を画素に対して印加した直後にその画素の透過率を目標値に到達させることは難しい。

各画素PXでは、スイッチング素子Qが遮断された後、画素電極191がフローティング状態に維持されるので、液晶キャパシタC_LCは目標の画素電圧をほぼ安定に保持し続ける。従って、その液晶層3ではその画素電圧に伴う電場によって液晶分子の配列が安定な状態に向かって変化し続ける。もし、液晶分子の配列の変化にかかわらず画素電圧が目標値に安定に維持されていれば、液晶分子の配列はやがて安定な状態に達するので、その画素の透過率が目標値に達する。しかし、実際には、液晶分子の配列の変化は液晶層3の誘電率を変化させるので、液晶キャパシタC_LCの静電容量が変化する。一方、漏洩電流を無視すれば、スイッチング素子Qが遮断されている間、液晶キャパシタC_LCに蓄積された電荷量は一定である。それ故、スイッチング素子Qの遮断後での液晶キャパシタC_LCの静電容量の変化は、スイッチング素子Qが遮断されているにもかかわらず、画素電圧を目標値から変化させる。

以上の結果、スイッチング素子Qが導通している間に目標値のデータ電圧を画素PXに対して印加しても、スイッチング素子Qが遮断された後に実際の画素電圧が目標値から変化するので、その画素PXの透過率を目標値に更に高精度に調節することは困難である。特に、目標の透過率と新たなデータ電圧の印加直前でのその画素PXの透過率との間の差が大きいほど、実際の画素電圧と目標値との間の差は大きい。すなわち、実際に得られるその画素PXの透過率が目標値から大きく外れる。

画素PXの実際の透過率を目標値に更に高精度に調節するには、スイッチング素子Qの遮断後での液晶キャパシタC_LCの静電容量の変化を考慮し、その画素PXに対して印加するデータ電圧を予め、目標の透過率に対応する値から変化させておく必要がある。そのような補正の一つがＤＣＣ方式による補正である。

次に、本発明の実施例による信号制御部600によるＤＣＣ処理の詳細について説明する。
信号制御部600は好ましくは、各画素PXに対する第Ｎフレーム（Ｎ：整数）の映像信号gNを、同じ画素PXに対する直前のフレームの映像信号g(N−1)に基づいて補正し、補正映像信号gN’を生成する。ここで、直前のフレームと現在のフレームとでの映像信号の組み合わせ（g(N−1)、gN）と補正映像信号gN’との間の関係は好ましくは実験によって予め決定されている。補正映像信号gN’と直前のフレームの映像信号g(N−1)との間では、現在のフレームの映像信号gNと直前のフレームの映像信号g(N−1)との間より、各画素での階調の変化が一般に大きく設定されている。但し、現在のフレームの映像信号gNが直前のフレームの映像信号g(N−1)と同じ階調を示す場合、又は両者の示す階調間の差が所定の閾値より小さい場合には、現在のフレームの映像信号gNがそのまま補正映像信号gN’として設定されても良い。

信号制御部600は補正映像信号gN’を現在のフレームの映像データDATとしてデータ駆動部500に出力する。それにより、各画素PXに対するデータ電圧は、補正前の映像信号gNの示す階調に対応する目標値とは一般に異なる。

信号制御部600は好ましくはフレームメモリを含む。フレームメモリは直前のフレームの映像信号g(N−1)を記憶する。
信号制御部600はまた、ルックアップテーブルを含む。そのルックアップテーブルは、二つのフレームの映像信号（g(N−1)、gN）のそれぞれが示す階調値の組み合わせと補正映像信号gN’の示す階調値との間の関係を記憶している。この関係には好ましくは、液晶表示パネルアセンブリ300のガンマ曲線も反映されている。それにより、ＤＣＣ方式による補正と同時に、ガンマ補正も達成される。

ルックアップテーブルは、映像信号の対（g(N−1)、gN）が示す階調値の可能な組み合わせの全てに対し、補正映像信号gN’の示すべき階調値を記憶していても良い。好ましくは、ルックアップテーブルは映像信号の対（g(N−1)、gN）が示す階調値の組み合わせの一部に対し、補正映像信号gN’の示すべき階調値を記憶している。その場合、信号制御部600はルックアップテーブルに記憶された組み合わせ以外については、好ましくは補間法による演算で補正映像信号gN’の示すべき階調値を求める。具体的には、信号制御部600はまず、与えられた映像信号の対（g(N−1)、gN）の示す階調値の組み合わせに近い組み合わせをルックアップテーブルから検索する。信号制御部600は次に、その組み合わせに対応づけられている階調値に基づき、補正映像信号gN’の示すべき階調値を補間法で求める。

更に具体的には、信号制御部600はまず、各映像信号の示す階調値を上位ビットと下位ビットとに分ける。ここで、ルックアップテーブルには、映像信号の対（g(N−1)、gN）が示す階調値の組み合わせのうち、下位ビットが０であるものに対し、補正映像信号gN’の示すべき階調値を記憶させておく。信号制御部600は次に、与えられた映像信号の対（g(N−1)、gN）のそれぞれが示す階調値の上位ビットの組み合わせをルックアップテーブルから検索し、その組み合わせに対応づけられている階調値をルックアップテーブルから読み取る。信号制御部600は更に、映像信号の対（g(N−1)、gN）のそれぞれが示す階調値の下位ビットと、ルックアップテーブルから読み取った階調値とを用い、補正映像信号の示すべき階調値を算出する。

信号制御部600はその他に、次のような制御を行っても良い。この制御は好ましくは、直前のフレームと現在のフレームとの間で、ある画素の透過率の差が過大な場合に行われる。この場合、信号制御部600はデータ駆動部500に、その画素に対して直前のフレームで印加されたデータ電圧と、現在のフレームで印加されるべきデータ電圧との中間の電圧をその画素に対して現在のフレームに先立って印加させる。それにより、その画素では液晶分子が現在のフレームに先立ち、そのフレームで取るべき方向に傾く。この傾きをプレチルトという。プレチルトにより、現在のフレームでデータ電圧が実際に印加されたときの液晶分子の応答が加速される。

上記の制御を行う場合、信号制御部600は好ましくは、現在のフレームの映像信号gNを直前のフレームの映像信号g(N−1)だけでなく、次のフレームの映像信号g(N＋1)をも用いて補正する。更に好ましくは、現在のフレームの映像信号gNの示す階調値が直前のフレームの映像信号g(N−1)の示す階調値とは同一であるが、次のフレームの映像信号g(N＋1)の示す階調値とは大きく異なる場合、信号制御部600は現在のフレームの映像信号gNを次のフレームの映像信号g(N＋1)と対比して補正する。

この場合、好ましくはフレームメモリが、直前のフレームの映像信号g(N−1）に加えて現在のフレームの映像信号gNをも記憶する。更にルックアップテーブルには、直前のフレームと現在のフレームとでの映像信号の組み合わせ（g(N−1)、gN）と補正映像信号との間の関係に加え、現在のフレームと次のフレームとでの映像信号の組み合わせ（gN、g(N＋1)）と補正映像信号との間の関係が記憶されている。

信号制御部600による、上記のような映像信号及びデータ電圧の補正は、階調の最高値又は最低値については行わなくてもよい。その他に、階調電圧生成部800によって生成可能な階調電圧の範囲を予め、映像信号の示す階調値の範囲に対応するデータ電圧の変動範囲より広くしておくことで、階調の最高値又は最低値に対しても上記の補正を可能にしても良い。

図３に、本発明の一実施例による信号制御部600のブロック図を示す。信号制御部600は好ましくは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）610、温度補償回路620、ディザリング部630、及びＤＣＣ部640を含む。尚、説明を具体的にするために、以下では、入力映像信号R、G、Bが各画素PXの階調を８ビットで表している場合を想定する。

ルックアップテーブル610は、入力映像信号R、G、Bの示す８ビットの各階調値に対し、それよりもビット数の多いデータ、好ましくは１２〜１４ビットのデータを対応づけている。ルックアップテーブル610は入力映像信号R、G、Bを受け、それが示す８ビットの階調値に応じて１２〜１４ビットのデータを出力する。ルックアップテーブル610に記憶された、８ビットの階調値と１２〜１４ビットのデータとの間の関係は好ましくは、適応型色補正（Adaptive Color Correction；ＡＣＣ）を考慮して決定されている。ＡＣＣでは、三原色Ｒ、Ｇ、Ｂ別にガンマ補正が行われる。

温度補償回路620はルックアップテーブル610から１２〜１４ビットのデータを入力する。一方、温度補償回路620は好ましくは温度センサ（図示せず）から環境温度に関するデータを入力する。ここで、温度センサは好ましくは液晶表示パネルアセンブリ300に設置され、周囲の気温又は液晶層3の温度を測定する。温度補償回路620は、ルックアップテーブル610からのデータの示す各画素PXの階調値を環境温度に応じて補正する。その補正により、液晶層3の温度変化に起因する液晶表示パネルアセンブリ300のガンマ曲線の変化が補償される。すなわち、環境温度の変化にかかわらず各画素PXが同じ輝度を表示するように、データの示す階調値が補正される。但し、データのビット数はルックアップテーブル610から出力されたときの値、すなわち１２〜１４ビットのままである。

ディザリング部630は温度補償回路620から補正後のデータを入力する。ディザリング部630はそのデータにディザリング処理を行い、そのデータのビット数を、データ駆動部500によって処理可能なビット数まで減らす。ここで、データ駆動部500によって処理可能なビット数は好ましくは、入力映像信号R、G、Bの示す階調値のビット数より大きく設定されている。更に好ましくは、ディザリング部630はデータのビット数を１２〜１４ビットから１０〜１１ビットまで減らす。具体的には、ディザリング部630の入力データがＮビットであり、データ駆動部500によって処理可能なビット数がＭビットである場合（Ｎ、Ｍ：整数）、ディザリング部630は好ましくは入力データの下位（Ｎ−Ｍ）ビットを、複数の隣接する画素間での平均値、又は同じ画素での時間的な平均値に揃える。

ＤＣＣ部640は、ディザリング部630から処理後のデータを入力する。ＤＣＣ部640はそのデータに対して上記のＤＣＣ処理を行う。すなわち、ＤＣＣ部640は、予め記憶されているルックアップテーブルから、現在のフレームとその直前又は次のフレームとのデータの組み合わせに対応するデータを検索して出力する。ここで、その組み合わせがルックアップテーブルに含まれていない場合、ＤＣＣ部640は上記のとおり、その組み合わせから補間法を用いて出力すべきデータを算出しても良い。

以上の構成を利用し、信号制御部600は、入力映像信号R、G、Bの示す階調値を、そのビット数より大きいビット数のデータで表現し直し、そのデータをデータ駆動部500に渡す。それにより、入力映像信号R、G、Bの示す階調値が同一であっても、ガンマ補正やＤＣＣ方式による補正によって各画素PXの階調の目標値を微調整できる。特に環境温度の変化に応じてそれらの補正値を更に高精度に調節できる。

図４に、本発明の他の実施例による信号制御部600のブロック図を示す。この信号制御部600は図３に示されているものとは、ルックアップテーブル610が二つ以上含まれている点、及びマルチプレクサ650が含まれている点で異なる。

各ルックアップテーブル610は図３に示されているものと同様、入力映像信号R、G、Bの示す８ビットの各階調値に対し、それよりビット数の多いデータ、好ましくは１２〜１４ビットのデータを対応づけている。各ルックアップテーブル610は入力映像信号R、G、Bを受け、それが示す８ビットの階調値に応じて１２〜１４ビットのデータを出力する。各ルックアップテーブル610に記憶された、８ビットの階調値と１２〜１４ビットのデータとの間の関係は好ましくは、液晶層3の温度ごとに異なるガンマ曲線を考慮して決定されている。すなわち、図４に示されているルックアップテーブル（ＬＵＴ）Ａ、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）Ｂ、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）Ｃ、…のそれぞれに記憶されているデータは、液晶層3の温度別に決定されている。更に好ましくは、各ルックアップテーブル610に記憶されたデータはＡＣＣを考慮し、三原色Ｒ、Ｇ、Ｂ別にガンマ曲線の変形を考慮して決定されている。

マルチプレクサ650はまず、各ルックアップテーブル610から出力された１２〜１４ビットのデータを全て入力する。一方、マルチプレクサ650は好ましくは温度センサ（図示せず）から環境温度に関するデータを入力する。ここで、温度センサは好ましくは液晶表示パネルアセンブリ300に設置され、周囲の気温又は液晶層3の温度を測定する。マルチプレクサ650は次に、環境温度に関するデータから液晶層3の実際の温度を求める。マルチプレクサ650は続いて、入力された１２〜１４ビットのデータの中から、液晶層3の実際の温度に対応するルックアップテーブル610から出力されたデータを選択し、ディザリング部630に出力する。ここで、液晶層3の実際の温度が、各ルックアップテーブルＡ、Ｂ、Ｃ、…の決定時に想定された温度のいずれからも外れている場合、マルチプレクサ650がいずれかのルックアップテーブル610に記録されているデータを補正し、補正後のデータを実際の温度に対応するデータとして出力してもよい。

ディザリング部630とＤＣＣ部640とは図３に示されているものと同様にデータを処理する。
このような構成でも、信号制御部600は図３に示されているものと同様、入力映像信号R、G、Bの示す階調値に対するガンマ補正やＤＣＣ方式による補正を更に細かい精度で微調整できる。特に環境温度の変化に応じてそれらの補正値を更に高精度に調節できる。

図５に、本発明の一実施例による階調電圧生成部800に含まれる抵抗の直列接続の回路図を示す。尚、説明の便宜上、図５では、信号制御部600から出力されるデータのビット数が１０ビットである場合を想定している。

階調電圧生成部800に含まれている抵抗の直列接続は好ましくは、信号制御部600から出力されるデータのビット数より１だけ少ない個数の抵抗から成る。図５に示されている例では、全部で１０２３（＝２¹⁰−１）個の抵抗R1〜R1023が直列に接続されている。好ましくは、抵抗R1〜R1023の抵抗値は全て同一である。従って、隣接する二つの抵抗Ri、R(i＋1)（i＝1、2、…、1022）間に生じる電圧降下は大きさが一定である。好ましくは、抵抗R1〜R1023の直列接続の全体に対して所定の電圧が印加されるとき、各抵抗R1〜R1023の両端の電圧G1〜G1024がそれぞれ一つの階調電圧としてデータ駆動部500に出力される。例えば、先頭の抵抗R1の一端に対して所定の高電圧AVDDが印加され、最後の抵抗R1023の一端に対して所定の低電圧AVDD／2が印加されるとき、１０２４種類の階調電圧G1〜G1024が生成される。それらの階調電圧G1〜G1024は、最高値G1＝AVDDから最低値G1024＝AVDD／2までの範囲で、その範囲の大きさの１／１０２４倍ずつ異なる。

信号制御部600から映像データDATとして１０ビットのデータを入力する場合、データ駆動部500はそのデータの示す１０ビットの階調値に対応する階調電圧を、図５に示されている１０２４種類の階調電圧G1〜G1024の中から選択する。選択された階調電圧はデータ電圧として目標のデータ線に出力される。図６に、映像データDATの示す１０ビットの階調値と階調電圧との間の対応関係を示す。図６に示されているとおり、階調電圧は最高値AVDDから最低値AVDD／2までの範囲で、映像データDATの示す１０ビットの階調値に比例するように対応づけられている。

信号制御部600に入力された元の入力映像信号R、G、Bでは各画素PXの階調値が８ビットで表されていたので、データ駆動部500から水平周期ごとに同時に出力され得るデータ電圧は、１０ビットに相当する１０２４種類の階調電圧G1〜G1024のうち、８ビットに相当する２５６種類だけである。従って、実際のデータ電圧を元の入力映像信号R、G、Bの示す８ビットの階調値に対比させれば、それらの間の関係は非線形である。特にその非線形な関係には、信号制御部600で映像データの補正に使用されたルックアップテーブル610に対応するガンマ曲線の関数形が反映されている。

以上のとおり、本発明の実施例による液晶表示装置では、まず、階調電圧生成部800によって生成される階調電圧の種類が、入力映像信号R、G、Bの示す画素の階調の種類より細分化されている。次に、信号制御部600が、入力映像信号R、G、Bの示す画素の階調を、そのビット数より多いビット数のデータで表現し直す。それにより、映像信号の示す画素の各階調値に複数の階調電圧を対応させる。その対応関係は好ましくは、環境温度の代表的な値ごとに異なるルックアップテーブル610に記憶されている。信号制御部600は更に、それら複数の階調電圧の中から、データ駆動部500によってデータ電圧として選択されるべき階調電圧を、好ましくは環境温度に応じて切り換える。その結果、本発明の実施例による液晶表示装置は、従来の装置より広範囲での環境温度の変化に合わせてガンマ曲線やＤＣＣ方式による補正を最適化できる。その結果、本発明の実施例による液晶表示装置は、広範囲での環境温度の変化にかかわらず、高画質を維持できる。

階調電圧生成部800、特に図５に示されている抵抗R1〜R1023の直列接続は、データ駆動部500とは別に形成されていても、データ駆動部500と一体的に形成されていてもよい。また、抵抗R1〜R1023は互いに異なる抵抗値を有していても良い。好ましくは、異なる値の抵抗数個の直列接続が一組になり、更にその組が複数、直列に接続されている。

以上、本発明の好ましい実施例について説明した。しかし、本発明の技術的範囲は上記の実施例には限定されない。実際、当業者であれば、上記の実施例を多様に変形して実施可能であろう。従って、それらの変形もまた、本発明の技術的範囲に属すると解されるべきである。

本発明の一実施例による液晶表示装置のブロック図 図１に示されている液晶表示装置に含まれる一つの画素の模式図 本発明の一実施例による信号制御部のブロック図 本発明の他の実施例による信号制御部のブロック図 本発明の一実施例による階調電圧生成部に含まれる抵抗の直列接続の回路図 本発明の一実施例によるデータ駆動部に入力される映像データの示す階調値とデータ駆動部から出力されるデータ電圧との対応関係を示すグラフ

符号の説明

3 液晶層
100 下部表示パネル
191 画素電極
200 上部表示パネル
230 カラーフィルタ
270 共通電極
300 液晶表示パネルアセンブリ
400 ゲート駆動部
500 データ駆動部
600 信号制御部
610 ルックアップテーブル
620 温度補償回路
630 ディザリング部
640 ＤＣＣ部
650 マルチプレクサ
800 階調電圧生成部

Claims (15)

1. 画素の階調を第１ビット数で表す映像信号を外部から入力し、前記映像信号の示す画素の階調を前記第１ビット数より多い第２ビット数のデータに変換する信号制御部、及び、
   前記第２ビット数と同数の種類の階調電圧を生成する階調電圧生成部、
   を含む、表示装置の駆動装置。
2. 前記階調電圧生成部は、同じ抵抗値を示す抵抗を２以上直列に接続した回路を含み、前記回路を用いて階調電圧を生成する、請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
3. 前記抵抗の個数は前記第２ビット数より一つ少ない、請求項２に記載の表示装置の駆動装置。
4. 前記信号制御部は、変換後のデータに対してＤＣＣ処理を行うＤＣＣ部を含む、請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
5. 前記信号制御部は
   前記映像信号を入力し、前記映像信号の示す画素の階調ごとに異なるデータを出力するルックアップテーブル、
   前記ルックアップテーブルから出力されたデータを環境温度に応じて変換して出力する温度補償回路、
   前記温度補償回路から出力されたデータに対してディザリング処理を行うディザリング部、及び、
   前記ディザリング部から出力されたデータに対してＤＣＣ処理を行い、処理後のデータを前記第２ビット数のデータとして出力するＤＣＣ部、
   を含む、請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
6. 前記ルックアップテーブルから出力されたデータのビット数は前記第１ビット数より多い、請求項５に記載の表示装置の駆動装置。
7. 前記第１ビット数は８ビットであり、
   前記ルックアップテーブルから出力されたデータのビット数は１２〜１４ビットであり、
   前記温度補償回路から出力されたデータのビット数は１２〜１４ビットであり、
   前記ディザリング部から出力されたデータのビット数は１０〜１１ビットであり、
   前記第２ビット数は１０〜１１ビットである、
   請求項６に記載の表示装置の駆動装置。
8. 前記信号制御部から出力された前記第２ビット数のデータを受信し、対応するデータ電圧を、前記階調電圧生成部によって生成された階調電圧に基づいて出力するデータ駆動部、を更に含む、請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
9. 前記データ駆動部は、同じ抵抗値の抵抗を２以上直列に接続した回路を含み、前記回路を用いて前記階調電圧から前記データ電圧を生成する、請求項８に記載の表示装置の駆動装置。
10. 前記階調電圧生成部と前記データ駆動部とが一体化されている、請求項８に記載の表示装置の駆動装置。
11. 前記信号制御部は
    前記映像信号を入力し、前記映像信号の示す画素の階調ごとに、かつ環境温度ごとに異なるデータを出力する２以上のルックアップテーブル、
    前記２以上のルックアップテーブルのそれぞれから出力されたデータを受信し、受信されたデータの中から実際の環境温度に対応するデータを選択して出力するマルチプレクサ、
    前記マルチプレクサから出力されたデータに対してディザリング処理を行うディザリング部、及び、
    前記ディザリング部から出力されたデータに対してＤＣＣ処理を行い、処理後のデータを前記第２ビット数のデータとして出力するＤＣＣ部、
    を含む、請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
12. 前記ルックアップテーブルから出力されたデータのビット数は前記第１ビット数より多い、請求項１１に記載の表示装置の駆動装置。
13. 前記第１ビット数は８ビットであり、
    前記２以上のルックアップテーブルのそれぞれから出力されたデータのビット数は１２〜１４ビットであり、
    前記マルチプレクサから出力されたデータのビット数は１２〜１４ビットであり、
    前記ディザリング部から出力されたデータのビット数は１０〜１１ビットであり、
    前記第２ビット数は１０〜１１ビットである、
    請求項１２に記載の表示装置の駆動装置。
14. 前記階調電圧生成部は階調電圧を一定の間隔で生成し、
    前記信号制御部は前記第２ビット数のデータを用い、前記映像信号の示す画素の階調と階調電圧との間の対応関係を所定の非線形な関係に合わせる、
    請求項１に記載の表示装置の駆動装置。
15. 請求項１に記載の駆動装置を含む表示装置。

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