WO2011145379A1

WO2011145379A1 - 液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法

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Publication number: WO2011145379A1
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Inventors: 淳中田; 正樹植畑
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Publication date: 2011-11-24
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Abstract

　液晶表示装置（１００）はゲートドライバ（１１１）、ソースドライバ（１１２）、コモンドライバ（１１４）を有している。入力映像信号はラインメモリ（１０１）に記憶され、その1ライン中のデータの中から印加電圧が最も大きくなる階調（Ｘ）が検出される。コモン電極（１１３）は、上記の階調（Ｘ）に応じて低下させた実効値の低いコモン電圧で駆動され、ソースドライバ（１１２）には、低下させたコモン電圧に応じて制御された出力で駆動される。コモン電極へ印加される電圧はＬＵＴ１を参照して設定され、コモン電圧はＬＵＴ２を参照して設定される。これにより、消費電力を削減できる液晶表示装置（１００）及び液晶表示装置（１００）の駆動方法を提供することができる。

Description

液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法

　本発明は、液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法に関し、より詳細には、消費電力を減らすことができる液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法に関する。

　現在、携帯電話に代表される携帯機器の表示装置、或いはテレビ受像機等の表示装置として、その表示品質の高さから、液晶表示装置が広く用いられている。一方、二酸化炭素排出による地球温暖化を防ぐという環境への配慮が重要視され、これら液晶表示装置においても消費電力の低減が強く要請されている。

　特許文献１には、消費電力を低減するために液晶表示装置を低周波数で駆動する技術が示されており、特許文献２には、バックライトの明るさ等を低減した低消費電力モード（省エネルギモード）への切替えを可能とした液晶表示装置が示されている。また、特許文献３には、表示パネルの全領域を駆動する通常駆動と、表示パネルの一部領域に表示を行いその他の領域に背景を表示するパーシャル駆動とを可能とした液晶表示パネルにおいて、パーシャル駆動時に、信号配線駆動回路及び対向電極駆動回路を停止することで消費電力を低減させる液晶表示装置及びその駆動方法が記載されている。

日本国公開特許公報「特開２００２－１４３２１号公報（平成１４年１月１８日公開）」日本国公開特許公報「特開２００８－６４９７１号公報（平成２０年３月２１日公開）」日本国公開特許公報「特開２００６－３５１２号公報（平成１８年１月５日公開）」

　特許文献１に記載の技術によれば、消費電力の低減は可能ではあるが、画像表示中に無視できないようなフリッカが発生する場合があるという課題があり、特許文献２に記載の技術では、バックライトの明るさを低減した場合、表示画像の視認性が劣ってしまうという課題がある。また、特許文献３の技術では、パーシャル駆動時には省電力駆動が可能であるが、通常駆動時では電力削減効果がないという課題を有している。

　本発明は、上述の従来技術の課題に鑑みて成されたものであり、フリッカの発生などがなく、バックライトの低減による視認性の劣化もない、更に、パーシャル駆動に限らずに低消費電力駆動が可能な液晶表示装置及び該液晶表示装置の駆動方法を提供することを目的としている。

　上記の課題を解決するために、本願の発明に係る液晶表示装置の駆動方法では、コモン電極に印加する電圧を、予め決められた一定期間毎に反転させるコモン電圧反転駆動を行う液晶表示装置の駆動方法であって、映像信号の内の一定期間を区切って、最大の階調を検出する検出期間とし、コモン電極に印加するコモン電圧を、上記検出期間中における印加電圧が最も大きくなる階調に応じて低下させ、実効値の低いコモン電圧で駆動することを特徴としている。

　これによれば、液晶表示装置を実効値の低いコモン電圧で駆動するため、一定のコモン電圧で駆動する従来の駆動方法に比較してより少ない電力での駆動が可能になる。

　上記の課題を解決するために、本願の発明に係る液晶表示装置では、ゲートドライバと、ソースドライバと、コモンドライバとを有し、予め決められた一定期間毎にコモン電圧を反転させるコモン電圧反転駆動を行う液晶表示装置であって、映像信号の内の一定期間を区切って、最大の階調を検出する検出期間とし、上記検出期間分の信号を記憶するメモリと、上記メモリに記憶された上記検出期間分の映像信号から最も印加電圧が高くなる階調Ｘを検出する検出器と、上記検出期間前の映像信号と、上記検出期間前の映像信号中の上記階調Ｘとを受け、上記階調Ｘを表現できる範囲内で最も低いコモン電圧Ｙを選択するための第１のルックアップテーブルと、上記コモン電圧Ｙ時に最適なγ設定を選択するための第２のルックアップテーブル２とを有していることを特徴としている。

　これによれば、良好な表示品質を保ちながら、消費電力を削減した液晶表示装置を提供することが出来る。

　本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

　以上に述べたとおり、本願の発明に従った液晶表示装置及びその駆動方法及びでは、良好な表示品質を保ちながら、消費電力を削減した液晶表示装置とその駆動方法を得ることが出来る。また、上記の本発明によれば、パーシャル駆動時のみならず通常の駆動においても消費電力を低減できる液晶表示装置及びその駆動方法が得られる。

本発明に係る表示装置の基本的な構成を示す図である。本発明に係る表示装置の基本的な駆動方法を示す図である。本発明に係る表示装置の基本的な駆動方法を示す図である。従来の液晶表示装置の駆動方法における動作の概要を示す図である。液晶表示パネルの特性を示す図である。ＬＵＴ１及びＬＵＴ２の１例とその使用方法を説明する図である。具体的な階調データ（映像信号）に基づくＬＵＴ１及びＬＵＴ２の使用方法を説明する図である。具体的な階調データ（映像信号）に基づいて得られた階調－印加電圧特性と階調－輝度特性を示す図である。別の階調データ（映像信号）に基づくＬＵＴ１及びＬＵＴ２の使用方法を説明する図である。別の階調データ（映像信号）に基づいて得られた階調－印加電圧特性と階調－輝度特性を示す図である。ＬＵＴ１の設定方法を説明するための図である。ＬＵＴ１の設定方法を説明するための図である。ＬＵＴ１の設定方法を説明するための図である。ＬＵＴ１の設定方法を説明するための図である。ＬＵＴ２の設定方法を説明するための図である。ＬＵＴ２の設定方法を説明するための図である。ＬＵＴ２の設定方法を説明するための図である。ＬＵＴ２の設定方法を説明するための図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では本発明を実施するために好ましい種々の限定が付与されているが、本発明の技術的範囲は以下の実施例及び図面の記載に限定されるものではない。

　図１（ａ）～図１（ｄ）を用いて、本発明の実施例を説明する。

　図１（ａ）は、本発明に従った液晶表示装置の構成を示す図である。図１（ｂ）および図１（ｃ）は、本発明に従った液晶表示装置の駆動方法の動作原理を説明するための図である。図１（ｄ）は、従来の液晶表示装置の駆動方法における動作の概要を示す図である。

　図１（ａ）において、１００は、本発明に従った液晶表示装置の全体を示している。この液晶表示装置１００は、多数の絵素電極１２１、１２２、１２３、１２４・・・に対して映像信号を供給するためのソースドライバ１１２と、上記多数の絵素電極を選択的に駆動するためのゲートドライバ１１１と、上記多数の絵素電極に対して液晶を挟んで対抗配置されたコモン電極１１３を駆動するコモンドライバ１１４を備えている。

　以上に述べた構成は、従来の液晶表示装置と同じ構成であって良く、絵素電極自体も図示のように単純な１つの電極によって構成されたもののみならず、多数のドメインを有するような電極構成であっても良い。なお、以下の説明では、液晶表示装置１００から、ゲートドライバ１１１、ソースドライバ１１２、コモンドライバ１１４等のドライバ回路類を除いた構成部分、即ち、絵素電極１２１、１２２、１２３、１２４・・・、コモン電極１１３及びこれら絵素電極、コモン電極間に封入された液晶を含めた構成部分を液晶表示パネルと称することがある。

　液晶表示装置１００は、本発明に従って、更に、映像信号を受けて映像信号の１ライン期間分の信号（データ）を記憶するためのラインメモリ１０１と、ラインメモリ１０１に記憶された１ライン期間分の映像信号から最も印加電圧が高くなる階調Ｘを検出する検出器１０５と、１ライン前の映像信号とその１ライン前の映像信号中の上記階調Ｘとを受け、上記階調Ｘを表現できる範囲内で最も低いコモン電圧（以下コモン電圧をＣＯＭ電圧という）Ｙを選択するための第１のルックアップテーブル（以下ＬＵＴ１という）と、上記ＣＯＭ電圧Ｙの時に最適なγ設定を選択するための第２のルックアップテーブル（以下ＬＵＴ２という）と、を有している。なお、図１（ａ）中では、ＬＵＴ１を番号１０２で示しており、ＬＵＴ２を番号１０６で示している。なお、ラインメモリ１０１と記載しているが、用いることができるメモリのサイズが１ライン分の信号を記憶するメモリサイズに限られることを意味している訳ではない。

　液晶表示装置１００は、更に、上記ＬＵＴ１からの出力を受け、コモン電極に印加する電圧（ＣＯＭ電位）を生成するＣＯＭ電位生成回路１０３と、ＣＯＭ電位生成回路からの信号を受けてコモン電極に印加する信号を生成するためのＣＯＭ信号生成回路１０４と、上記ＬＵＴ２からの信号を受けて各階調における出力電圧を生成するγ生成回路１０７と、γ生成回路１０７からの出力を受けてソースドライバ１１２に供給するソース出力を生成するためのソース出力生成回路１０８を備えている。

　本発明による液晶表示装置１００の動作の詳細な説明の前に、図１（ｄ）を用いて従来の液晶表示装置の駆動の概要を説明し、次いで、図１（ｂ）および図１（ｃ）を用いて、本発明の液晶表示装置における駆動方法の原理的な考え方を説明する。

　図１（ｄ）は、一般的な「コモン信号の電圧を交流電圧とする駆動方法」（以下、コモン電圧反転駆動という。）の際のコモン電極に印加するＣＯＭ電圧１５０と、ソース電極に印加するソース電圧１６０、１６１、１６２を示している。なお、図１（ｄ）に示す例では、図示のとおりＣＯＭ電圧１５０が１ライン期間毎に反転しており、それに応じてソース電圧１６０、１６１、１６２も反転している。

　今、液晶表示装置がノーマリーブラック（絵素電極とコモン電極間に印加される印加電圧無しで黒表示）の液晶表示装置であるとすると、ソース電圧１６２は、液晶表示装置のコモン電極１１３と絵素電極１２１、１２２等の間に黒レベルの印加電圧１７５を印加することになり、同様ソース電圧１６１はグレーのレベルの印加電圧１７４を印加することとなり、同様ソース電圧１６０は白レベルの印加電圧１７３を印加することとなる。従来の液晶表示装置では、一定のＣＯＭ電圧１５０に対して、ソース電圧を映像信号に応じて白レベル（ソース電圧１６０）、グレーレベル（ソース電圧１６１）、黒レベル（ソース電圧１６２）等のように供給し、画像等の表示を行っている。なお、以上の説明ではノーマリーブラックの液晶を例に説明しているが、本発明は、特に、ノーマリーブラックの液晶に限定されるものではない。

　図１（ｂ）および図１（ｃ）は、本願の発明に係る液晶表示装置の駆動の原理を説明するための図である。なお、図１（ｂ）および図１（ｃ）の場合も、図１（ｄ）の場合と同様、ＣＯＭ電圧１５０は、１ライン期間毎に反転しており、それに応じてソース電圧１６０、１６１、１６２も反転しているものとする。

　図１（ｂ）は、コモン電圧反転駆動（コモン信号の電圧を交流電圧とする駆動）を行うＣＯＭ電圧１５０に対して、ソース電圧１６０が印加されている様子を示しており、１７０はこのＣＯＭ電圧１５０とソース電圧１６０のときに、コモン電極１１３と絵素電極１２１、１２２・・・等の間に印加される印加電圧となる。今、特定の液晶表示パネルにおける最大のＣＯＭ電圧１５０に対して、コモン電極１１３と絵素電極１２１等の間に最大のソース電圧１７０が印加されているとすれば、液晶表示装置１００は最大輝度の白レベルを表示することになる。

　これに対して、図１（ｃ）では、ＣＯＭ電圧１５０よりも小さい所定のＣＯＭ電圧１５１がコモン電極１１３に印加されており、例えば、特定のソース電圧１６１が絵素電極に印加されると、コモン電極１１３と絵素電極１２１等の間には最大の電圧１７０よりも小さい電圧１７１が印加されることとなり、液晶表示装置１００は、例えば、グレーのレベルの表示を行うことになる。即ち、低下されたＣＯＭ電圧１５１に応じて、絵素電極に印加される印加電圧が制御されている。

　今、１ライン中の最大輝度が、電圧１７１で表示されるグレーのレベルであったとすれば、ＣＯＭ電圧を図１（ｃ）に示すＣＯＭ電圧１５１に選び、ソース電圧１６１を映像信号に応じて調整することで、１ラインの映像信号を、映像信号に応じた正しい階調で液晶表示装置１００によって表示することができる。

　従来の液晶表示装置では、図１（ｄ）に示したように、コモン電圧反転駆動（コモン信号の電圧を交流電圧とする駆動）を行うためのＣＯＭ電圧を、常に白レベルの表示が可能となる最大のＣＯＭ電圧１５０としているが、本願の発明に係る液晶表示装置では、１ライン期間中に含まれる最大輝度に応じて、最大のＣＯＭ電圧１５０より小さいＣＯＭ電圧１５１とすることができる。これによりＣＯＭ電圧生成のための電力を大幅に削減することができる。

　以上述べたとおり、本発明によれば、コモン電圧１５０に応じて絵素電極に印加する電圧を調整しているため、実効値の低いコモン電圧による駆動でありながら、表示すべき階調に応じた印加電圧を絵素電極に印加することができることになり、即ち、映像信号を、映像信号に応じた正しい階調で表示することができるので、良好な表示品質を保ちながら、液晶表示装置の消費電力を削減できる。

　電力の削減率は、液晶パネルのサイズ、解像度、表示画像によって変わってくるが、例えば、３．２型ＨＶＧＡの液晶モジュールにおいてコモン電圧が０Ｖとなった場合（本発明では全面黒表示等の一定階調より高い階調が全く使われない画像である場合）には、液晶パネルの消費電力が４０％程度の低減がなされている。

　一方、全面白表示である場合、電力削減効果は０％となるが、実際の表示画像において、全面が白表示という画像は殆どなく、黒表示と白表示の中間と考えられることから、消費電力削減効果は０～４０％の値となる。前述のとおり、電力削減効果は表示画像によることになるが、一般の画像では平均して１０～１５％程度の削減効果があると見込まれている。また、サイズが大きくなるほど、解像度が高くなるほど、パネル全体の消費電力に対するコモン電圧の消費電力の占める割合が高くたるため、本発明の有用性は、より高くなる。

　図１（ａ）、図２の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）、図３の（ａ）および（ｂ）、図４の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）、図５の（ａ）および（ｂ）、図６の（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）、図７の（ａ）および（ｂ）を参照して、より具体的に本願発明の実施例を説明する。

　図２の（ａ）に示すようなＶＴ特性を有するディスプレイ（液晶表示パネル）において、図２の（ｂ）に示すような階調－印加電圧特性を付与して、図２の（ｃ）に示すような階調－輝度特性が得られるケースを想定し、図３の（ａ）に示すＬＵＴ１と、図３の（ｂ）に示すＬＵＴ２を持つものとする。

　ＬＵＴ１は、図３の（ａ）において楕円形状の枠３０１で示された検出最大階調０～２５５に対して特定のＣＯＭ電圧を対応させたテーブルである。例えば、検出最大階調ｎに対して３．６ボルトが対応しているが、これは、階調ｎを表現できる範囲内で最も低いＣＯＭ電圧が３．６ボルトであることを示している。

　ＬＵＴ２は、図３の（ｂ）において、楕円形状の枠３０２で示された検出最大階調の各々の値別に、入力階調に対して出力階調を決めるためのテーブルであり、特定のＣＯＭ電圧の時に最適なγ設定ができるようにするものである。例えば、検出最大階調がｎの場合、この実施例では、この時のＣＯＭ電圧は３．６ボルトであるが、入力階調０に対して出力階調０、入力階調１に対して出力階調４、入力階調２に対して出力階調８、入力階調３に対して出力階調１０、・・・入力階調ｎに対して出力階調２５５が設定される。なお、ＬＵＴ１、ＬＵＴ２の作成方法については後述する。

　最初に、ある行（１ライン期間分）の映像信号が、図４の（ａ）に示すような階調データであるとする。なお、図４の（ａ）に示される階調データでは、最も印加電圧が高くなる階調は、２５５であるが、この階調２５５は、液晶表示装置で表示できる階調のうち、最も高い輝度に対応した階調である。

　図１（ａ）において、ラインメモリ１０１に対して、図４の（ａ）に示すような階調データ（映像信号）が入力されると、ラインメモリ１０１はこの１ライン期間分の階調データを記憶し、検出器１０５に送る。検出器１０５では、１ライン期間分（なお、単に、１ライン分と表記する場合もある。）の階調データのうち、最も印加電圧が高くなる階調２５５を検出する。図４（ａ）において、楕円形状の枠４０１は、最も印加電圧が高くなる階調として、列番号ｎの箇所における階調２５５が選ばれていることを示している。検出器１０５で検出された階調２５５は、階調２５５が検出された１ライン分の階調データ（映像信号）と共にＬＵＴ１、ＬＵＴ２に送られる。

　なお、以上の説明では、１ライン期間分の映像信号の中から最大の階調を検出している例を示しているが、後で説明するとおり、この「最大の階調を検出する検出期間」は、１ライン分の期間に限定されるものではない。なお、以下、「最大の階調を検出する検出期間」を単に「検出期間」という場合もある。

　１ライン中の最も印加電圧が高くなる階調２５５がＬＵＴ１に送られると、ＬＵＴ１中の階調２５５に応じたコモン電極への印加電圧（ＣＯＭ電圧）５．０ボルトが選択される。即ち、図３の（ａ）中に楕円形状の枠３０１で示された検出最大階調の部分を参照して、階調２５５に対応したＣＯＭ電圧５．０ボルトが選択される。図４の（ｂ）中の楕円形状の枠４０２はＣＯＭ電圧として５．０ボルトが選ばれている状況を示している。

　一方、１ライン中の最も印加電圧が高くなる階調２５５がＬＵＴ２に送られると、ＬＵＴ２の検出最大階調の欄（図３の（ｂ）の楕円形状の枠３０２）が参照され、検出最大階調２５５の列が選ばれる。図４の（ｃ）の楕円形状の枠４０３はこの状況を示している。ＬＵＴ２における楕円形状の枠４０３で選ばれた部分は、ＣＯＭ電圧５ボルトの時に最適なγ設定となるように入力階調と出力階調の関係が設定されているが、この場合、検出最大階調が２５５であるため、入力と出力は全て同じ階調となっている。

　ＬＵＴ１によってＣＯＭ電位５ボルトが選択されると、ＣＯＭ電位生成回路１０３においてＣＯＭ電圧５．０ボルトが生成され、更に、ＣＯＭ信号生成回路１０４において、液晶表示パネル（ＬＣＤ）に出力するＣＯＭ信号が生成される。即ち、このＣＯＭ信号が液晶表示パネルのコモンドライバ１１４に供給されることになり、液晶表示パネルのコモン電極はこのＣＯＭ信号によって駆動されることになる。

　一方、ＬＵＴ２によって設定された出力階調データ（図４の（ｃ）の楕円形状の枠４０３によって囲まれた部分のデータ）は、γ生成回路１０７に供給され、このγ生成回路１０７によって各階調における出力電圧に変換され、更に、ソース出力生成回路１０８において、液晶表示パネル（ＬＣＤ）に出力するデータ信号が生成される。即ち、ソース出力生成回路１０８によって生成されたデータ信号がソースドライバ１１２に供給されることになり、液晶表示パネルはこのデータ信号によって表示を行う。

　ＬＵＴ１及びＬＩＴ２の値を予め適切に定めることにより、図５の（ａ）のような階調－印加電圧特性を有し、図５の（ｂ）のような階調－輝度特性を有する液晶表示装置を得ることができる。なお、ＬＵＴ１及びＬＩＴ２の作成方法については後で述べる。

　次に、１ライン期間中における最大階調が２５５でない場合の駆動方法を説明する。ここでは、１ライン期間中での最大階調が「ｎ」である場合を想定している。以下では、動作がより分かりやすくなるようにステップに分けて説明する。

　〔ステップ１〕ある行における映像信号が図６の（ａ）に示すような階調データであった場合、この階調データがラインメモリ１０１に保存され、その情報が検出器１０５に送信される。

　〔ステップ２〕検出器１０５では、ラインメモリ１０１に保存された上記１ライン期間中の階調データの中から、最も印加電圧が高くなる階調ｎを検出する。図６の（ａ）の楕円形状の枠６０１は、この状況を示している。

　〔ステップ３〕検出器１０５の検出結果である「ｎ」が、ＬＵＴ１、ＬＵＴ２に送信される。

　〔ステップ４〕ＬＵＴ１では、階調ｎを表現できる範囲内で最も低いＣＯＭ電圧である３．６ボルトを選択する。図６の（ｂ）における楕円形状の枠６０２はその状況を示している。

　〔ステップ５〕ＬＵＴ２では、上記階調ｎを受けて、この時のＣＯＭ電圧３．６ボルト時に最適なγ設定となるように入力階調と出力階調の関係を選択する。図６の（ｃ）の楕円形状の枠６０３はこの状況を示している。ＬＵＴ２から明らかなように、検出最大階調がｎであるため、入力がｎ階調の時に出力が２５５階調となっている。

　〔ステップ６〕ＬＵＴ１で選択された３．６ボルトの信号を受けて、ＣＯＭ電位生成回路１０３では、ＣＯＭ電圧３．６ボルトを生成する。

　〔ステップ７〕γ生成回路１０７では、ＬＵＴ２で選択された出力階調を受け、各階調に対する出力電圧を生成し、ソース出力生成回路１０８に送信する。

　〔ステップ８〕ＣＯＭ信号生成回路１０４において、コモンドライバ１１４に出力するＣＯＭ信号を生成する。

　〔ステップ９〕ソース出力生成回路１０８では、γ生成回路１０７からのデータを受け、ソースドライバ１１２に出力するデータ信号を生成する。なお、〔ステップ６〕から〔ステップ９〕までは、従来技術と同様な技術が利用できる。

　上記ステップ４において、ＬＵＴ１を参照して選択したＣＯＭ電圧３．６ボルトと、上記ステップ５でＬＵＴ２を参照して選択した入出力階調の関係から、図７の（ａ）の線分７０１で示す階調－印加電圧（Ｖ）特性となり、更に、図７の（ｂ）の線分７０２で示す階調－輝度（Ｔ）特性が得られる。

　この時、ｎ階調以下のそれぞれの階調において、最大検出階調が２５５階調であった場合と同じ印加電圧となるように出力階調が変換されるため、ＣＯＭ電圧が５．０ボルトから３．６ボルトと下がっても、ＬＵＴ２による階調の変換前と同じ印加電圧とすることができることになる。

　従って、画像のＣＯＭ電圧の低下による印加電圧の低下を防ぎつつ、ＣＯＭ電圧が下がることによる消費電力の低減効果を得ることができる。各ラインの最大検出階調が小さいほどＣＯＭ電圧を下げることが可能であり、従って、実効値の低いコモン電圧での駆動となるため、大きな電力削減効果を得ることができる。また、既に述べたとおり、これによって、表示品質に悪影響を与えるものではない。

　電力削減効果は、表示する映像によって異なるが、液晶パネルとして、最大４０％程度の低消費電力効果が望め、一般的な風景等の映像では、１０～１５％程度の削減効果が期待できる。

　なお、以上のコモン電圧反転駆動（コモン信号の電圧を交流電圧とする駆動）は、コモン電圧をＡＣ信号で駆動している方式であれば適用可能であり、行ライン反転駆動、フレーム反転駆動、列ライン反転駆動等の駆動に適用可能である。

　また、以上の説明では、「最大の階調を検出する検出期間」として、１ライン分に相当する期間を用いた場合を説明したが、これに限られない。映像信号の内の一定期間を区切って、最大の階調を検出する検出期間とすればよい。したがって、「最大の階調を検出する検出期間」としては、例えば、１フレーム期間であっても、更に、複数ラインに相当する期間であっても良い。即ち、例えば、フレーム反転駆動の場合に、「最大の階調を検出する検出期間」として、１ライン分に相当する期間を用いることも可能であり、１フレーム分に相当する期間とすることもできる。なお、当然のことであるが、上記の実施例中のラインメモリ１０１は、少なくとも「最大の階調を検出する検出期間」の信号（データ）を記憶できる容量に変更する必要がある。

　「最大の階調を検出する検出期間」として、１ライン分に相当する期間とした場合、１ライン期間毎に細かく設定したコモン電圧による駆動が可能となり、効率的な省電力駆動が可能となる。

　また、「最大の階調を検出する検出期間」として、１フレーム分に相当する期間とした場合、コモン電圧の制御がフレーム毎の制御となり、比較的軽い処理量でありながら、液晶表示装置の消費電力を削減できることとなり、コスト的に有利な液晶表示装置を得ることができる。

　次に、図８（ａ）～図８（ｄ）を参照してＬＵＴ１の設定方法を説明する。

　既に、図１（ａ）～図１（ｃ）を参照して説明したが、ＣＯＭ信号はＣＯＭ信号生成回路１０４においてＣＯＭ振幅電圧を振幅とする矩形波として生成される。また、ソース出力信号はソース出力生成回路１０８において階調に応じた振幅のデータ信号として生成される。

　図８（ａ）は、ＣＯＭ信号の振幅（ＣＯＭ振幅電圧８１１）と、ソース出力信号の振幅（ソース振幅電圧８１３）と、コモン電極１１３に印加される印加電圧８１２との関係を示す図である。図８（ａ）からも明らかなように、ソース振幅電圧をＶｓとし、ＣＯＭ振幅電圧をＶｃｏｍとし、印加電圧をＶとすれば、
Ｖ＝（Ｖｓ＋Ｖｃｏｍ）／２の式が成り立つ。

　ソース出力生成回路１０８において生成される階調と、ソース振幅電圧の関係が図８（ｂ）であると仮定すると、この時、ある階調ｎにおいて印加すべき電圧を、使用している液晶表示パネルのＶＴ特性から検索し、２５５階調でのソース振幅電圧の場合にその「印加電圧を印加できるＣＯＭ電圧」を上記の式から算出する。

　例えば、求めるべき階調ｎが、図８（ｃ）の右側のグラフに示すｎ階調であるとすると、このｎ階調の輝度は、例えば０．９４となり、図８（ｃ）の左側のグラフであるＶＴ特性から印加電圧Ｖは４．３ボルトとなる。２５５階調でのソース振幅電圧Ｖｓは５．０ボルトであるから、上述の式に当て嵌めると、
４．３＝（５．０＋Ｖｃｏｍ）／２　が成立し、Ｖｃｏｍ＝３．６ボルトが得られる。全階調について、Ｖｃｏｍを求めると図８（ｄ）に示すＬＵＴ１が得られる。

　次いで、図９（ａ）～（ｄ）を参照してＬＵＴ２の設定方法を説明する。

　先ず、液晶表示パネルに固有のＶＴ特性から、ＣＯＭ電圧の最大設定時で、全ての階調でどのような印加電圧をかけるべきか求める。これは、例えば、図２の（ａ）に示したＶＴ特性を参照して求めることができる。図９（ａ）の楕円形の枠９０１はこの状況を示している。

　図８（ａ）を参照して、説明したとおり、ソース振幅電圧をＶｓとし、ＣＯＭ振幅電圧をＶｃｏｍとし、印加電圧をＶとすれば、
Ｖ＝（Ｖｓ＋Ｖｃｏｍ）／２
が成り立つので、図９（ａ）の楕円形の枠９０１で求めた各々の印加電圧に対して、ＣＯＭ振幅電圧が最大設定時（例えば５．０ボルト）に基づいて、ソース振幅電圧Ｖｓを求める。

　例えば、階調２５５において、印加電圧（Ｖ＝４．９）を得て、ＣＯＭ振幅電圧（Ｖｃｏｍ＝５．０）を用いれば、上記の式よりソース振幅電圧（Ｖｓ＝４．８）が得られる。この結果を全ての階調に対して計算し、整理したものが図９（ｂ）に示されている。

　次いで、図９（ｂ）で得られた「各階調を表示するために必要なソース振幅電圧（Ｖｓ）」を用いて、ＣＯＭ振幅電圧（Ｖｃｏｍ）を変えた場合の、印加電圧（Ｖ）を、
Ｖ＝（Ｖｓ＋Ｖｃｏｍ）／２　によって求める。

　例えば、図９（ｂ）の楕円形状の枠９０４部分から、階調２５５を表示するためのソース振幅電圧（Ｖｓ）が４．８ボルトであることを求め、ＣＯＭ振幅電圧（Ｖｃｏｍ）が４．０ボルトであるときの印加電圧Ｖを上述の式に当て嵌めて、
Ｖ＝（４．８＋４．０）／２により計算して、Ｖ＝４．４を得る。

　同様に、階調２４８の場合のソース振幅電圧（Ｖｓ＝３．２）とＣＯＭ振幅電圧（Ｖｃｏｍ＝４．０）を用いて、Ｖ＝３．６を得る。図９（ａ）における楕円形状の枠９０３はこの状況を示している。全ての階調についてこの計算を繰り返し、更にＣＯＭ振幅電圧（Ｖｃｏｍ）を変えて同様な計算を行うことにより、図９（ａ）の枠９０２で示した値が得られる。図９（ａ）には、ＣＯＭ振幅電圧として、０、１、２、３、４、５についての計算結果が示されている。

　なお、計算結果が変換前における出力電圧範囲にない階調は使用しない。ここで、「変換前における出力電圧範囲」とは、検出階調が最大であった場合の「黒の印加電圧」と「白の印加電圧」の範囲を意味している。一般に、液晶には閾値電圧を超えないと分子が動かないという特性があるが、本実施例で示した液晶では、この値として０．５Ｖとしている。このため、０～０．５Ｖの電圧が印加されている間は、液晶は全て同じ透過率となることから、無駄な階調表現を設けないように最低階調を０．５Ｖ以上の設定としている。

　また、負となる領域も未使用とされるが、検出階調が最大であるときに得たい印加電圧の範囲外であるため、コモン電圧を変更した場合であってもその電圧を印加する必要がないことによる。

　図９（ｃ）は、図９（ａ）に示した階調と印加電圧の関係をグラフによって示したものである。図９（ｃ）には、ＣＯＭ振幅電圧として、０～５ボルトまでの６つの例が示されている。この図９（ｃ）を参照し、同じ印加電圧となる階調を、各入力階調で算出してＬＵＴ２を作成する。例えば、図９（ｃ）において破線で示すように、ＣＯＭ振幅電圧５．０ボルトの際の入力ｉ階調に対して、印加電圧Ｖｉが得られるが、これと同じ印加電圧ＶｉでのＣＯＭ振幅電圧３ボルトの線分との交点において、ＣＯＭ振幅電圧３ボルトにした際の出力階調Ｉを得る。

　同様にして、全ての入力階調について、ＣＯＭ振幅電圧３ボルトにした際の出力階調を得ることになる。なお、入力階調ｉｍａｘの時に、ＣＯＭ振幅電圧３ボルトでの出力階調は最大階調２５５となっており、従って、逆に、入力階調が最も大きくなる階調がｉｍａｘであれば、ＣＯＭ振幅電圧を３ボルトに低下して駆動できることになる。図９（ｄ）は、全てのＣＯＭ振幅電圧０、１、２、・・・・について、この値を求めて、入力階調と出力階調の対応表にしたものである。

　以上に述べた方法によって設定されたＬＵＴ１、ＬＵＴ２を用いることによって、各入力信号に応じた印加電圧（絵素電極とコモン電極間の印加電圧）を変えることなく低いＣＯＭ電圧による駆動方法が実現でき、液晶表示装置の低消費電力化が実現できる。

　以上に述べた実施例では、コモン電極に印加する電圧を１ライン期間毎に反転させるコモン電圧反転駆動を仮定しているが、これに限定されるものではない。既に述べたとおり、コモン電圧をＡＣ信号で駆動している方式であれば適用可能であり、行ライン反転駆動、フレーム反転駆動、列ライン反転駆動等の駆動に適用可能である。なお、行ライン反転駆動、列ライン反転駆動を含めてライン反転駆動という。

　このような一般的なコモン電圧反転駆動を行う液晶表示装置の場合、図１（ａ）に示したラインメモリ１０１は、「最大の階調を検出する検出期間」である映像信号の一定期間分を記憶するメモリであり、検出器１０５は、上記メモリに記憶された一定期間分の映像信号から最も印加電圧が高くなる階調Ｘを検出する検出器であり、更に、本発明に係る液晶表示装置は、上記一定期間前の上記一定期間分の映像信号と、上記一定期間前の映像信号中の上記階調Ｘとを受け、上記階調Ｘを表現できる範囲内で最も低いコモン電圧Ｙを選択するための第１のルックアップテーブルと、上記コモン電圧Ｙの時に最適なγ設定を選択するための第２のルックアップテーブルとを有していることになる。

　既に説明したとおり、「最大の階調を検出する検出期間」としては、１ライン分に相当する期間に限られず、例えば、１フレーム期間であっても、更に、複数ラインに相当する期間であっても良い。即ち、例えば、フレーム反転駆動の場合に、「最大の階調を検出する検出期間」として、１ライン分に相当する期間を用いることも可能であり、１フレーム分に相当する期間とすることもできる。更には、複数ライン分に相当する期間を用いることもできる。

　なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。当業者は、請求項に示した範囲内において、本発明をいろいろと変更できる。すなわち、請求項に示した範囲内において、適宜変更された技術的手段を組み合わせれば、新たな実施形態が得られる。

　〔本発明の総括〕
　本願の別の発明に係る液晶表示装置の駆動方法では、上記低下されたコモン電圧に応じて、絵素電極に印加する電圧を制御することを特徴としている。

　これによれば、コモン電圧に応じて絵素電極に印加する電圧を調整しているため、実効値の低いコモン電圧による駆動でありながら、表示すべき階調に応じた印加電圧を絵素電極に印加することが出来ることになり、良好な表示品質を保ちながら、液晶表示装置の消費電力を削減できる。

　本願の更に別の発明に係る液晶表示装置の駆動方法では、上記最大の階調を検出する検出期間が１ライン期間であることを特徴としている。

　これによれば、１ライン期間毎に細かく設定したコモン電圧による駆動が可能となり、効率的な省電力駆動が可能となる。

　本願の更に別の発明に係る液晶表示装置の駆動方法では、上記最大の階調を検出する検出期間が１フレーム期間であることを特徴としている。

　これによれば、コモン電圧の制御がフレーム毎の制御となり、比較的軽処理量でありながら、液晶表示装置の消費電力を削減することが出来る。

　本願の更に別の発明に係る液晶表示装置の駆動方法では、上記コモン電圧反転駆動が、ライン反転駆動又はフレーム反転駆動であることを特徴としている。

　これによれば、ライン反転駆動フレーム反転駆動を採用した液晶表示装置において、良好な表示品質を保ちながら、表示装置としての消費電力を削減できる。

　本願の別の発明に係る液晶表示装置では、上記最大の階調を検出する検出期間が１ライン期間であることを特徴としている。

　これによれば、１ライン期間毎に細かく設定したコモン電圧による駆動が可能であり、効率的な省電力駆動が可能となる液晶表示装置を提供することができる。

　本願の別の発明に係る液晶表示装置では、上記最大の階調を検出する検出期間が１フレーム期間であることを特徴としている。

　これによれば、コモン電圧の制御がフレーム毎の制御となり、制御のための処理量を比較的軽いものとしながら、消費電力を削減することが出来る液晶表示装置を提供できる。

　本願の別の発明に係る液晶表示装置では、上記コモン電圧反転駆動が、ライン反転駆動又はフレーム反転駆動であることを特徴としている。

　これによれば、良好な表示品質を保ちながら低消費電力駆動を実現したライン反転駆動又はフレーム反転駆動を採用した液晶表示装置が得られる。

　発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。

　本発明は、液晶表示パネルの表示品質を高品質に保ちながらその消費電力を下げることができる液晶表示装置及び液晶表示装置の駆動方法を提供するものであり、液晶表示装置を組み込んだテレビ、携帯機器等の全てに適用できる、産業上の利用可能性は高い。

　１００　液晶表示装置
　１０１　ラインメモリ
　１０２　第１のルックアップテーブル（ＬＵＴ１）
　１０３　ＣＯＭ電位生成回路
　１０４　ＣＯＭ信号生成回路
　１０５　印加電圧が最大になる階調を検出する検出器
　１０６　第２のルックアップテーブル（ＬＵＴ２）
　１０７　γ生成回路
　１０８　ソース出力生成回路
　１１１　ゲートドライバ
　１１２　ソースドライバ
　１１３　コモン電極
　１１４　コモンドライバ

Claims

　コモン電極に印加する電圧を、予め決められた一定期間毎に反転させるコモン電圧反転駆動を行う液晶表示装置の駆動方法であって、
　映像信号の内の一定期間を区切って最大の階調を検出する検出期間とし、コモン電極に印加するコモン電圧を、上記検出期間中における印加電圧が最も大きくなる階調に応じて低下させ、実効値の低いコモン電圧で駆動することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
　上記低下されたコモン電圧に応じて、絵素電極に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法。
　上記最大の階調を検出する検出期間が１ライン期間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置の駆動方法。
　上記最大の階調を検出する検出期間が１フレーム期間であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の液晶表示装置の駆動方法。
　上記コモン電圧反転駆動が、ライン反転駆動又はフレーム反転駆動であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の液晶表示装置の駆動方法。
　ゲートドライバと、ソースドライバと、コモンドライバとを有し、予め決められた一定期間毎にコモン電圧を反転させるコモン電圧反転駆動を行う液晶表示装置であって、
　映像信号の内の一定期間を区切って、最大の階調を検出する検出期間とし、上記検出期間分の信号を記憶するメモリと、
　上記メモリに記憶された上記検出期間分の映像信号から最も印加電圧が高くなる階調Ｘを検出する検出器と、
　上記検出期間前の映像信号と、上記検出期間前の映像信号中の上記階調Ｘとを受け、上記階調Ｘを表現できる範囲内で最も低いコモン電圧Ｙを選択するための第１のルックアップテーブルと、
　上記コモン電圧Ｙ時に最適なγ設定を選択するための第２のルックアップテーブルとを有していることを特徴とする液晶表示装置。
　上記最大の階調を検出する検出期間が１ライン期間であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
　上記最大の階調を検出する検出期間が１フレーム期間であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
　上記コモン電圧反転駆動が、ライン反転駆動又はフレーム反転駆動であることを特徴とする請求項７又は８のいずれか一項に記載の液晶表示装置。