JP2006119449A - 表示パネル制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】表示パネルに対する視角の違いによって生じる表示品質の劣化を低減する。
【解決手段】表示パネル制御回路ＣＮＴは複数のスイッチング素子Ｗを行単位に導通させるように複数のゲート線Ｙを順次駆動するゲートドライバＹＤと、各行のスイッチング素子Ｗが対応ゲート線Ｙの駆動によって導通する間に複数のソース線Ｘに画素電圧をそれぞれ出力するソースドライバＸＤと、各行のスイッチング素子Ｗがこれら画素電圧を１行分の画素ＰＸおよび補助容量Ｃｓの一端に印加してから非導通になるときに生じる画素電圧の変動を補償するためにこれら１行分の補助容量Ｃｓの他端に印加される補償電圧を発生する補償電圧発生回路６と、外部からの視角情報に対応して補償電圧を調整する制御を補償電圧発生回路６に対して行う視角制御部を構成するコントローラ５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばＴＮモードの液晶表示パネルに適用される表示パネル制御回路に関する。

液晶表示装置に代表される平面表示装置は、コンピュータ、カーナビゲーションシステムあるいはテレビ受信機等の表示装置として広く利用されている。

液晶表示装置は、一般に複数の画素のマトリクスアレイを含む液晶表示パネル、およびこの表示パネルを制御する表示パネル制御回路を有する。液晶表示パネルはアレイ基板および対向基板間に液晶層を挟持した構造である。アレイ基板は略マトリクス状に配置される複数の画素電極、複数の画素電極の行に沿って配置される複数のゲート線、複数の画素電極の列に沿って配置される複数のソース線、複数のゲート線および複数のソース線の交差位置近傍に配置される複数のスイッチング素子を有する。各スイッチング素子は例えば薄膜トランジスタからなり、１ゲート線が駆動されたときに導通して１ソース線の電位を１画素電極に印加する。対向基板には、アレイ基板に配置された複数の画素電極に対向するように共通電極が設けられる。一対の画素電極および共通電極は液晶層の画素領域と共に画素を構成し、画素領域において液晶分子配列を画素電極および共通電極間の電界によって制御する。表示パネル制御回路は複数のゲート線に接続されるゲートドライバ、複数のソース線に接続されるソースドライバ、およびこれらゲートドライバおよびソースドライバの動作タイミングを制御するコントローラ等を含む。

ここで、ゲートドライバは複数の画素に対する画素データからなる画像データの更新周期である１フレーム期間（垂直走査期間）に順次複数のゲート線を順次駆動し、ソースドライバは各ゲート線がゲートドライバによって駆動される１水平走査期間において１行分の画素に対する画素データをそれぞれ画素電圧に変換して複数のソース線に並列的に出力する。これら画素電圧は駆動ゲート線に割り当てられた１行分のスイッチング素子を介してそれぞれの画素電極に供給される。画素電圧は例えば０Ｖに設定される共通電極および画素電極間の電位差であり、液晶駆動電圧として画素電極および共通電極間に配置される液晶層の画素領域に印加される。また、画素電極および共通電極は液晶層と共に液晶容量を構成し、スイッチング素子が導通する１水平走査期間において画素電圧に充電され、スイッチング素子がこの後非導通となって再び１フレーム期間後に導通するまで充電電荷を保持する。すなわち、液晶表示パネルは、画像データの更新まで表示状態を保持するホールド型表示パネルである。

画素電極および共通電極間の電界の方向を変化させない場合、液晶分子の偏在化が進行して、最終的に液晶分子配列を制御できない状態に陥る。これを防止するため、画素電圧は例えば１フレーム期間毎に共通電極の電位を基準にして極性反転される。また、表示画像のちらつき（フリッカ）が例えば各行毎に画素電圧を極性反転するライン反転駆動、あるいは各行および各列の画素毎に画素電圧を極性反転するドット反転駆動により防止される。

ところで、スイッチング素子、すなわち薄膜トランジスタのゲートおよび画素電極側ノード間の寄生容量は上述の画素電圧を変化させる要因である。これは、画素電極の電位が薄膜トランジスタの非導通時にこの寄生容量を充電する電荷の移動に伴ってシフトすることにより生じる。画素電極の電位シフト量ΔＶｐは突き抜け電圧、あるいはフィールドスルー電圧として知られている。ΔＶｐによる画素電圧の変動を補償する手段として、従来、容量結合駆動方式が提案されている（非特許文献１，非特許文献２，および非特許文献３を参照）。この容量結合駆動方式では、薄膜トランジスタが非導通となった直後に補償電圧がこの薄膜トランジスタを制御するゲート線に隣接し補助容量を構成するように画素電極に容量結合する前段のゲート線に印加され、ΔＶｐをキャンセルする。
フラットパネル・ディスプレイ '９３ p128-p131 National Technical Report Vol.42 No.3, p321-p325 Jun. 1996 National Technical Report Vol.43 No.6, p56-p61 Dec. 1997

また、液晶表示パネルは、輝度が観察者の視角に依存するという特徴を有する。従来において、例えば図１４に示す液晶表示パネルの縦軸方向において観察者の視角θを変更してみると、視角θの違いによって図１５に示す相対的な輝度−階調特性に著しい変化が生じる。さらに、表示画像の見え方も異なり、特に正面付近以外の視角で良好な表示品質を得ることができない。

尚、図１５では、画素データの階調値が最大階調を１００％として正規化され対数軸である横軸にプロットされている。また、相対輝度が最大輝度を１００％として正規化され対数軸である縦軸にプロットされている。液晶表示パネルの駆動に際し、電子ビーム管を標準として生成される画像データは階調と輝度との関係が表示パネルの正面、すなわち視角θ＝０°で直線的になるように画素単位に補正されている。具体的には、ガンマ値γ＝２．２がこの補正に用いられている。しかし、θ＝０°以外の視角では、適正なガンマ値が上述の値から変化しているうえ一定値にならない。特に正面に対して下側の視角については、低階調側で輝度差が得られなくなる黒つぶれの範囲が広く、著しい表示品質の劣化を生じる。従って、例えば観察者の上方に表示パネルを設置した場合に観察者が良好な表示品質で画像を見ることができない。

本発明の目的は、表示パネルに対する視角の違いによって生じる表示品質の劣化を低減できる表示パネル制御回路を提供することにある。

本発明によれば、複数のゲート線および複数のソース線が略マトリクス状に配置される複数の画素の行および列に沿って配置され、複数のスイッチング素子が各々対応ゲート線を介して駆動されたときに対応ソース線および対応画素間で導通するように複数のゲート線および複数のソース線の交差位置付近に配置され、複数の画素がそれぞれ複数の補助容量に接続される表示パネルを制御する表示パネル制御回路であって、複数のスイッチング素子を行単位に導通させるように複数のゲート線を順次駆動するゲートドライバと、各行のスイッチング素子が対応ゲート線の駆動によって導通する間に複数のソース線に画素電圧をそれぞれ出力するソースドライバと、各行のスイッチング素子がこれら画素電圧を１行分の画素および補助容量の一端に印加してから非導通になるときに生じる画素電圧の変動を補償するためにこれら１行分の補助容量の他端に印加される補償電圧を発生する補償電圧発生回路と、外部からの視角情報に対応して補償電圧を調整する制御を補償電圧発生回路に対して行う視角制御部とを備える表示パネル制御回路が提供される。

この表示パネル制御回路では、補償電圧が視角情報に対応して調整される。この調整により、スイッチング素子の寄生容量によって生じる画素電圧の変動を補償するだけでなく、画素電圧を印加する画素の電気光学応答の動作点を観察者の視角に対して適切になるように変化させることが可能になる。従って、表示パネルに対する視角の違いによって生じる表示品質の劣化を低減できる。

以下、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。図１はこの液晶表示装置の回路構成を概略的に示す。液晶表示装置は例えばノーマリホワイトモードの液晶表示パネルＤＰおよびこの表示パネルＤＰを制御する表示パネル制御回路ＣＮＴを備える。液晶表示パネルＤＰはアレイ基板１および対向基板２間に液晶層３を挟持した構造である。

アレイ基板１は、例えばガラス等の透明絶縁基板上に略マトリクス状に配置される複数の画素電極ＰＥ、複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置される複数のゲート線Ｙ（Ｙ０〜Ｙｍ）、複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置される複数のソース線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、並びにこれらゲート線Ｙおよびソース線Ｘの交差位置近傍に配置され各々対応ゲート線Ｙを介して駆動されたときに対応ソース線Ｘおよび対応画素電極ＰＥ間で導通して複数の画素スイッチング素子Ｗを有する。各画素スイッチング素子Ｗは例えば薄膜トランジスタからなり、薄膜トランジスタのゲートがゲート線Ｙに接続され、ソース−ドレインパスがソース線Ｘおよび画素電極ＰＥ間に接続される。

対向基板２は例えばガラス等の透明絶縁基板上に配置されるカラーフィルタ（図示せず）、および複数の画素電極ＰＥに対向してカラーフィルタ上に配置される共通電極ＣＥ等を含む。各画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥは例えばＩＴＯ等の透明電極材料からなり、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥからの電界に対応した液晶分子配列に制御される液晶層３の画素領域と共に画素ＰＸを構成する。
また、複数の画素ＰＸは各々画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥ間に液晶容量ＣＬＣを有し、さらに複数の補助容量Ｃｓの一端に接続される。各補助容量Ｃｓは、この画素ＰＸの画素電極ＰＥとこの画素ＰＸに一方側で隣接し画素ＰＸの画素スイッチング素子Ｗを制御する前段のゲート線Ｙとの容量結合により形成され、この画素スイッチング素子Ｗの寄生容量に対して十分大きな容量値を有する。尚、図１は、表示画面を構成する複数の画素ＰＸのマトリクスアレイに対して周囲に配置される複数のダミー画素を省略して描かれている。これらダミー画素は表示画面内の画素ＰＸと同様に配線され、寄生容量等に関して表示画面内の全画素ＰＸを同一条件にするために設けられものである。ゲート線Ｙ０はこのようなダミー画素に対するゲート線である。

表示パネル制御回路ＣＮＴは、複数のスイッチング素子Ｗを行単位に導通させるように複数のゲート線Ｙ０〜Ｙｍを順次駆動するゲートドライバＹＤ、各行のスイッチング素子Ｗが対応ゲート線Ｙの駆動によって導通する１水平走査期間において画素電圧Ｖsを複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ出力するソースドライバＸＤ、複数の画素ＰＸに対してこの１フレーム期間（垂直走査期間）毎に外部信号源ＳＳから入力される複数の画素データからなる画像データに対して解像度および階調等の変換を行う画像データ変換回路４、およびこのデータ変換回路の変換結果として得られる画像データに対してゲートドライバＹＤおよびソースドライバＸＤの動作タイミング等を制御するコントローラ５を含む。画素電圧Ｖsは共通電極ＣＥのコモン電位Ｖcomを基準として画素電極ＰＥに印加される電圧であり、フレーム反転駆動およびドット反転駆動を行うようコモン電位Ｖcomに対して極性反転される。

ゲートドライバＹＤおよびソースドライバＸＤは例えばアレイ基板１の外縁に沿って配置されるフレキシブル配線シートにマウントされた集積回路（ＩＣ）チップである。他方、画像データ変換回路４およびコントローラ５は外部のプリント配線板ＰＣＢ上に配置される。コントローラ５は、上述のように順次複数のゲート線Ｙを駆動するための制御信号ＣＴＹおよび、画像データ変換回路４の変換結果として１行分の画素ＰＸ単位に得られ直列に出力される画素データＤＡＴＡを複数のソース線Ｘにそれぞれ割り当てるための制御信号ＣＴＸ等を発生する。制御信号ＣＴＹはコントローラ５からゲートドライバＹＤに供給され、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路４から変換結果として得られる画素データＤＡＴＡと共にコントローラ５からソースドライバＸＤに供給される。

表示パネル制御回路ＣＮＴはさらに１行分のスイッチング素子Ｗが非導通となるときにこれらスイッチング素子Ｗに接続されるゲート線Ｙに一方側で隣接する前段の隣接ゲート線ＹにゲートドライバＹＤを介して印加されこれらスイッチング素子Ｗの寄生容量によって１行分の画素ＰＸに生じる画素電圧Ｖsの変動を補償する補償電圧Ｖeを発生する補償電圧発生回路６、画像データＤＡＴＡを画素電圧Ｖsに変換するために用いられる所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生する階調基準電圧発生回路７、および画素電圧Ｖsの最大値となるソース振幅を設定する例えば５Ｖのソース振幅設定電圧ＡＶＤＤを発生するソース振幅設定電圧発生回路８を含む。ここでは、コントローラ５が外部信号源ＳＳから供給される例えば表示パネルＤＰの縦軸方向において変更される視角θを表す視角データのような視角情報に対応して補償電圧Ｖeを調整する補償電圧発生回路６の制御を行う視角制御部を兼ねる。

コントローラ５は、例えばマイクロプロセッサを用いて構成され、様々な視角θに対する補償電圧Ｖeの調整値ＣＤをデータテーブルとして格納したＥＰＲＯＭ５Ａを含む。調整値ＣＤはスイッチング素子Ｗの寄生容量によって１行分の画素ＰＸに生じる画素電圧Ｖsの変動を補償し、さらに視角θに依存して画素ＰＸの電気光学応答の動作点に生じる変動を補償するように決定されている。マイクロプロセッサはこのＥＰＲＯＭ５Ａに外部信号源ＳＳからの視角データによって特定される視角θに対応した調整値ＣＤをＥＰＲＯＭ５Ａから読み出し、この調整値ＣＤを表す視角制御数値データＮＤを補償電圧発生回路６に供給する。

図２は図１に示す補償電圧発生回路６の構成例を示す。補償電圧発生回路６はコントローラ５からデジタル形式で供給される視角制御数値データＮＤをアナログ電圧に変換するＤ／Ａコンバータ６ＡおよびこのＤ／Ａコンバータ６Ａから得られるアナログ電圧を補償電圧Ｖeとして出力するバッファ回路６Ｂにより構成されている。

図３は図１に示すソースドライバＸＤの構成例を概略的に示す。コントローラ５からの制御信号ＣＴＸには、水平スタート信号および水平クロック信号が含まれている。ソースドライバＸＤは、入力画素データＤＡＴＡを順次直並列変換する制御タイミングを得るために水平スタート信号を水平クロック信号に同期してシフトするシフトレジスタ２１、このシフトレジスタ２１の制御により画素データＤＡＴＡを順次ラッチして並列的に出力するサンプリング＆ロードラッチ２２、およびこれら画素データＤＡＴＡをアナログ形式の画素電圧Ｖsに変換するＤ／Ａ変換回路２３を含む。Ｄ／Ａ変換回路２３は、ソース線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ接続される複数のＤ／Ａ変換部２４で構成される。各Ｄ／Ａ変換部２４は階調基準電圧発生回路７から発生される所定数の階調基準電圧を参照して変換を行うように構成される。

図４は階調基準電圧発生回路７およびＤ／Ａ変換部２４の構成例を示す。階調基準電圧発生回路７はソース振幅設定電圧ＡＶＤＤを分圧する分圧抵抗７Ａおよび分圧抵抗により分圧された電圧をそれぞれ出力する複数のバッファ回路７Ｂからなり、全体として所定数の階調基準電圧をＤ／Ａ変換回路２４に供給する。Ｄ／Ａ変換部２４はセレクタ２４Ａ、分圧抵抗２４Ｂ、スイッチ回路２４Ｃ、バッファ回路２４Ｄからなる抵抗ＤＡＣである。分圧抵抗２４Ｂは階調基準電圧発生回路７からの所定数の階調基準電圧をさらに細かく分圧してスイッチ回路２４Ｃに入力する。セレクタ２４Ａはスイッチ回路２４Ｃを制御して分圧抵抗２４Ａからの入力電圧を選択的にバッファ回路２４Ｄに出力させる。画素データＤＡＴＡはこれにより画素電圧Ｖsに変換され、この画素電圧Ｖsがバッファ回路２４Ｄを介してソース線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，…の１つに出力される。

ゲートドライバＹＤは制御信号ＣＴＹの制御により１フレーム期間において複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを順次選択し、各行の画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間だけ導通させるオン電圧を選択ゲート線Ｙに供給する。画像データ変換回路４は１行分の画素ＰＸに対する画素データＤＡＴＡからなる変換結果を１水平走査期間毎に出力し、ソースドライバＸＤはこれら画素データＤＡＴＡを上述の階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧を参照してそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。

ゲートドライバＹＤが例えばゲート線Ｙ１をオン電圧により駆動してこのゲート線Ｙ１に接続された全ての画素スイッチング素子Ｗを導通させると、ソース線Ｘ１〜Ｘｎ上の画素電圧Ｖsがこれら画素スイッチング素子Ｗをそれぞれ介して対応画素電極ＰＥおよび補助容量Ｃｓの一端に供給される。また、ゲートドライバＹＤはこのゲート線Ｙ１に隣接した前段のゲート線Ｙ０に補償電圧発生回路６からの補償電圧Ｖeを出力し、ゲート線Ｙ１に接続された全ての画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間だけ導通させた直後にこれら画素スイッチング素子Ｗを非導通にするオフ電圧をゲート線Ｙ１に出力する。補償電圧Ｖeはこれら画素スイッチング素子Ｗが非導通になったときにこれらの寄生容量によって画素電極ＰＥから引き抜かれる電荷を低減して画素電圧Ｖsの変動、すなわち突き抜け電圧ΔＶｐを実質的にキャンセルする。また、補償電圧Ｖeの調整結果が画素電圧Ｖsに反映され、表示パネルＤＰの正面よりも下側の視角θに対して正面と同等以下のガンマ値を得るように画素ＰＸの輝度を設定する。

図５はこの表示パネル制御回路の視角−補償電圧特性を示す。補償電圧発生回路６は視角θ=０°のときに１１．５Ｖの補償電圧Ｖeを発生する。コントローラ５は視角情報で特定される視角θについてＥＰＲＯＭ５Ａ内の調整値ＣＤを選択し、この調整値ＣＤを表す視角制御数値データＮＤを補償電圧発生回路６に供給する。これにより、補償電圧発生回路６から発生される補償電圧Ｖeが視角θの変更に伴って図５に示す特性曲線に沿って調整される。補償電圧Ｖeの振幅は表示パネルＤＰの正面よりも上側となる視角θに対して大きくなり、表示パネルＤＰの正面よりも下側となる視角θに対して小さくなる。また、表示パネルＤＰの正面よりも下側となる視角θがθ≧４５°である場合、補償電圧Ｖeの調整により表示品質をさらに改善することは期待できないため、補償電圧Ｖeは一定に維持されている。

図６は図５に示す特性曲線に沿った補償電圧Ｖeの調整により得られる液晶表示パネルＤＰの相対輝度−階調特性を示す。補償電圧Ｖeの調整は、表示パネルＤＰの正面となる視角θ＝０と同等の相対輝度−階調特性をこの視角θ＝０以外においても得ることができるようにする。この結果、視角θ＝０での相対輝度−階調特性を得るために画像データ変換回路４で適用されるガンマ値γ＝２．２が視角θ＝３０°程度でもほぼ適正なものとなる。従って、観察者は視角情報により視角θを特定することで、良好な表示品質を得ることが可能になる。実際には、良好な表示品質が得られるように視角情報を変更するだけでよい。

本実施形態の液晶表示装置では、補償電圧Ｖeが視角情報に対応して調整される。この調整により、スイッチング素子Ｗの寄生容量によって生じる画素電圧Ｖsの変動を補償するだけでなく、画素電圧Ｖsを印加する画素ＰＸの電気光学応答の動作点を観察者の視角θに対して適切になるように変化させることが可能になる。従って、表示パネルＤＰに対する視角θの違いによって生じる表示品質の劣化を低減できる。

図７は、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の回路構成を概略的に示す。この液晶表示装置では、図７に示すように、階調基準電圧発生回路７およびソース振幅設定電圧発生回路８が補償電圧発生回路６に加えてコントローラ５の制御対象になっている。液晶表示装置はこの制御のために階調基準電圧発生回路７、ソース振幅設定電圧発生回路８、およびコントローラ５の構成を変更したことを除いて第１実施形態と同様に構成される。このため、図７において第１実施形態と同様な部分を同一参照符号で示し、第１実施形態と重複する説明を簡略化あるいは省略する。

図８は、図７に示す階調基準電圧発生回路７周辺の回路構成を示す。ソース振幅設定電圧発生回路８は第１実施形態のように固定的なソース振幅設定電圧ＡＶＤＤを出力するのではなく、コントローラ５からの視角制御数値データＮＤに対応して調整されるソース振幅設定電圧ＡＶＤＤを出力する。ここでは、視角制御数値データＮＤがソース振幅設定電圧ＡＶＤＤの調整値ＳＤを表す。ソース振幅設定電圧発生回路８は、補償電圧発生回路６に設けられるものと実質的に同様な構造を有するＤ／Ａコンバータ８Ａおよびバッファ回路８Ｂにより構成されている。Ｄ／Ａコンバータ８Ａはコントローラ５からデジタル形式で供給される視角制御数値データＮＤをアナログ電圧に変換し、バッファ回路８ＢはこのＤ／Ａコンバータ８Ａから得られるアナログ電圧をソース振幅設定電圧ＡＶＤＤとして出力する。

階調基準電圧発生回路７は、複数のＤ／Ａコンバータ７Ｃおよび複数のバッファ回路７Ｄにより構成される。複数のＤ／Ａコンバータ７Ｃはコントローラ５からの視角制御数値データＮＤをソース振幅設定電圧発生回路８からのソース振幅設定電圧ＡＶＤＤを最大値とするようなアナログ電圧に変換し、複数のバッファ回路７ＤはこれらＤ／Ａコンバータ７Ｃから得られるアナログ電圧をそれぞれ階調基準電圧ＶＲＥＦとして出力する。ここでは、視角制御数値データＮＤが所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦの調整値ＲＤ０〜ＲＤｋを表し、複数のＤ／Ａコンバータ７Ｃに個別に入力される。また、調整値ＲＤ０〜ＲＤｋのビット数は所望の分解能を得るために画素データのビット数よりも多く設定される。この結果、所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦをそれぞれ任意に調整することが可能であり、階調基準電圧発生回路７が視角θに対するガンマ補正を兼ねて調整された所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生することになる。また、階調基準電圧発生回路７が上述のように構成されるため、ガンマ補正用の階調変換は画像データ変換回路４において省略される。

図６に示す相対輝度−階調特性を参照すると、下側の視角θが３０°を越えるような場合に低階調側で輝度差が得られなくなる黒つぶれが発生している。コントローラ５は、この黒つぶれを解消するために図９に示すように下側の視角θに対して画素電圧Ｖsの最大値を制限するソース振幅設定電圧ＡＶＤＤを発生するようにソース振幅設定電圧発生回路８の制御する。さらに、コントローラ５は画素データＤＡＴＡの階調値の増大に伴って輝度を単調増加させるガンマ補正を兼ねてソース振幅設定電圧ＡＶＤＤの範囲で所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生するように階調基準電圧発生回路７を制御する。補償電圧発生回路６、ソース振幅設定電圧発生回路８、および階調基準電圧発生回路７に対する視角制御数値データＮＤは全てデータテーブルとしてＥＰＲＯＭ５Ａに格納されている。

図１０は補償電圧Ｖe、ソース振幅設定電圧ＡＶＤＤおよび所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦの調整により得られる液晶表示パネルＤＰの相対輝度−階調特性を示す。補償電圧Ｖeの調整は、表示パネルＤＰの正面となる視角θ＝０と同等の相対輝度−階調特性をこの視角θ＝０以外においても得ることができるようにする。この結果、視角θ＝０での相対輝度−階調特性を得るために適用されたガンマ値が視角θ＝３０°程度でもほぼ適正なものとなる。ソース振幅設定電圧ＡＶＤＤの調整は、下側の視角θが３０°を越えるような場合でも低階調側で輝度差を得ることができるようにする。すなわち、黒つぶれが解消する。さらに所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦの調整は画素データＤＡＴＡの階調値の変化に対する輝度変化の割合を均一にする適切なガンマ補正を可能にする。

相対輝度−階調特性は表示パネルＤＰの正面、すなわち視角θ＝０°についてガンマ値γ＝２．２で行われるガンマ補正により直線的になる。これに対して、θ＝０°以外の視角では、適正なガンマ値γが上述の値から変化する。この変化は、特に表示パネルＤＰの正面よりも下側の視角θにおいて顕著であるため、よりこの下側の視角θの増大に伴ってガンマ補正のガンマ値γが小さくなるようにソース振幅設定電圧ＡＶＤＤおよび所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを調整し、図１０に示すように直線的な相対輝度−階調特性を得ている。具体的なガンマ値γは、例えばθ＝３０°でγ＝１．８に設定され、θ＝６０°でγ＝０．８に設定されている。上述の構成であれば、どのような視角θについても、画素データＤＡＴＡの階調値の変化に対する輝度変化の割合を均一にする適切なガンマ補正を行うことが可能である。

本実施形態の液晶表示装置では、補償電圧Ｖe、ソース振幅設定電圧ＡＶＤＤおよび所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦが視角情報に対応して調整される。この調整により、画素電圧Ｖsを印加する画素ＰＸの電気光学応答の動作点を観察者の視角θに対してより適切になるように変化させることが可能になる。すなわち、最適な相対輝度−階調特性をより広範囲の視角θに対して得ることができる。特に、表示パネルＤＰの正面よりも下側の視角θについてガンマ値γを正面の値以下に設定することにより、この下側の視角θにおいて生じる表示品質の劣化を改善することができた。

図１１は、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の回路構成を概略的に示す。この液晶表示装置では、図１１に示すように、画像データ変換回路４およびソース振幅設定電圧発生回路８が補償電圧発生回路６に加えてコントローラ５の制御対象になっている。液晶表示装置はこの制御のために画像データ変換回路５、階調基準電圧発生回路７、およびコントローラ５の構成を変更したことを除いて第２実施形態と同様に構成される。このため、図１１において第２実施形態と同様な部分を同一参照符号で示し、第２実施形態と重複する説明を簡略化あるいは省略する。

図１１に示す画像データ変換回路４は視角情報で特定される視角θに対応したガンマ値γでガンマ補正を行うように構成される。具体的には、複数の変換テーブルが様々な視角θについて用意され、画像データ変換回路４がコントローラ５からの視角制御数値データＮＤに従ってこれら複数の変換テーブルの１つを選択し、選択した変換テーブルを用いて例えば図１２に示すような関係で階調値の階調変換を行うことにより画素データを調整する。すなわち、視角制御数値データＮＤは様々な視角θに対する画素データの調整値として変換テーブルをデジタル的に特定するものである。ちなみに、単一の変換テーブルをガンマ値γ＝２．２のガンマ補正用に用意しただけでは、特に表示パネルＤＰの正面より下側の視角θについて良好な表示品質を期待することはできない。

図１３は、図１１に示す階調基準電圧発生回路７周辺の回路構成を示す。ソース振幅設定電圧発生回路８はコントローラ５からの視角制御数値データＮＤに対応して調整されるソース振幅設定電圧ＡＶＤＤを出力する。ここでは、視角制御数値データＮＤがソース振幅設定電圧ＡＶＤＤの調整値ＳＤを表す。このソース振幅設定電圧発生回路８は、第２実施形態と同様にＤ／Ａコンバータ８Ａおよびバッファ回路８Ｂにより構成されている。Ｄ／Ａコンバータ８Ａはコントローラ５からデジタル形式で供給される視角制御数値データＮＤをアナログ電圧に変換し、バッファ回路８ＢはこのＤ／Ａコンバータ８Ａから得られるアナログ電圧をソース振幅設定電圧ＡＶＤＤとして出力する。また、階調基準電圧発生回路７は第１実施形態と同様にソース振幅設定電圧ＡＶＤＤを分圧する分圧抵抗７Ａおよび分圧抵抗により分圧された電圧をそれぞれ出力する複数のバッファ回路７Ｂからなる。

コントローラ５は、第２実施形態と同様にこの黒つぶれを解消するために下側の視角θに対して画素電圧Ｖsの最大値を制限するソース振幅設定電圧ＡＶＤＤを発生するようにソース振幅設定電圧発生回路８の制御する。さらに、コントローラ５は図８に示す構造の階調基準電圧発生回路７に代わって画像データ変換回路４に画素データＤＡＴＡの階調値の増大に伴って輝度を単調増加させるガンマ補正を行わせるように制御する。補償電圧発生回路６、ソース振幅設定電圧発生回路８、および画像データ変換回路４に対する視角制御数値データＮＤは全てデータテーブルとしてＥＰＲＯＭ５Ａに格納されている。

本実施形態の液晶表示装置では、補償電圧Ｖe、ソース振幅設定電圧ＡＶＤＤおよび画素データの階調値が視角情報に対応して調整される。この調整でも、第２実施形態と同様に、画素電圧Ｖsを印加する画素ＰＸの電気光学応答の動作点を観察者の視角θに対してより適切になるように変化させることが可能になる。すなわち、最適な相対輝度−階調特性をより広範囲の視角θに対して得ることができる。ここでは、視角θに応じた最適なガンマ補正がデジタル処理で実現されることが特徴的な事項になっている。表示パネルＤＰの正面よりも下側の視角θについてガンマ値γを正面の値以下に設定する場合には、変換テーブルを変更するだけでよい。このため、第２実施形態のようにアナログ的に階調基準電圧ＶＲＥＦを調整する場合よりも製造コストの低減が容易であると考えられる。

尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。

上述の実施形態では、補助容量Ｃｓが隣接ゲート線Ｙと画素電極ＰＥとの容量結合により形成されているが、これは画素電極ＰＥと補助容量線との容量結合により形成されてもよい。この場合、ゲートドライバＹＤは補償電圧発生回路６からの補償電圧をこの補助容量線に補償電圧Ｖeを出力することになる。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。 図１に示す補償電圧発生回路の回路構成を示す図である。 図１に示すソースドライバの構成例を概略的に示す図である。 図３に示す階調基準電圧発生回路およびＤ／Ａ変換部の構成例を示す図である。 図１に示す表示パネル制御回路の視角−補償電圧特性を示すグラフである。 図１に示す液晶表示パネルの相対輝度−階調特性を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。 図７に示す階調基準電圧発生回路周辺の回路構成を示す図である。 図７に示す表示パネル制御回路の視角−ソース振幅設定電圧特性を示すグラフである。 図７に示す液晶表示パネルＤＰの相対輝度−階調特性を示す。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。 図１１に示す画像データ変換回路で行われる階調変換で得られる入出力画素データの関係を示すグラフである。 図１１に示す階調基準電圧発生回路７周辺の回路構成を示す図である。 液晶表示パネルに対する観察者の視角θを示す図である。 図１４に示す縦軸方向において変更される様々な視角θについて得られる液晶表示パネルの相対輝度−階調特性の一例を示すグラフである。

符号の説明

１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、４…画像データ変換回路、５…コントローラ、６…補償電圧発生回路、７…階調基準電圧発生回路、８…ソース振幅設定電圧発生回路、ＤＰ…液晶表示パネル、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…共通電極、ＣＬＣ…液晶容量、Ｃｓ…補助容量、ＰＸ…液晶画素、Ｗ…スイッチング素子、Ｙ…ゲート線、Ｘ…ソース線、ＣＮＴ…表示パネル制御回路、ＹＤ…ゲートドライバ、ＸＤ…ソースドライバ。

Claims (8)

1. 複数のゲート線および複数のソース線が略マトリクス状に配置される複数の画素の行および列に沿って配置され、前記複数のスイッチング素子が各々対応ゲート線を介して駆動されたときに対応ソース線および対応画素間で導通するように前記複数のゲート線および複数のソース線の交差位置付近に配置され、前記複数の画素がそれぞれ複数の補助容量に接続される表示パネルを制御する表示パネル制御回路であって、前記複数のスイッチング素子を行単位に導通させるように前記複数のゲート線を順次駆動するゲートドライバと、各行のスイッチング素子が対応ゲート線の駆動によって導通する間に前記複数のソース線に画素電圧をそれぞれ出力するソースドライバと、前記行のスイッチング素子がこれら画素電圧を１行分の画素および補助容量の一端に印加してから非導通になるときに生じる画素電圧の変動を補償するために前記１行分の補助容量の他端に印加される補償電圧を発生する補償電圧発生回路と、外部からの視角情報に対応して前記補償電圧を調整する制御を前記補償電圧発生回路に対して行う視角制御部とを備えることを特徴とする表示パネル制御回路。
2. さらにソース振幅設定電圧を発生するソース振幅設定電圧発生回路と、前記ソース振幅設定電圧発生回路によって発生されるソース振幅設定電圧から所定数の階調基準電圧を発生する階調基準電圧発生回路とを備え、前記ソースドライバは前記階調基準電圧発生回路から発生される所定数の階調基準電圧を選択的に用いて画素データを画素電圧に変換するように構成され、前記視角制御部はさらに前記視角情報に対応して前記ソース振幅設定電圧を調整する制御を前記ソース振幅設定電圧発生回路に対して行うように構成されることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル制御回路。
3. 前記視角制御部はさらに前記視角情報に対応して前記所定数の階調基準電圧を調整する制御を前記階調基準電圧発生回路に対して行うように構成されることを特徴とする請求項２に記載の表示パネル制御回路。
4. さらに前記複数の画素に対する複数の画素データを含む画像データについて変換処理を行う画像データ変換回路を備え、前記視角制御部はさらに前記視角情報対応して前記複数の画素データの階調値を調整する制御を前記画像データ変換回路に対して行うように構成されることを特徴とする請求項２に記載の表示パネル制御回路。
5. 前記視角制御部による制御は前記表示パネルの正面よりも下側の視角に対して正面と同等以下のガンマ値を調整結果として得るように行われることを特徴とする請求項１乃至４に記載の表示パネル制御回路。
6. 前記視角制御部による制御は前記視角情報に対応した調整値を表す視角制御数値データを供給することによりデジタル的に行われることを特徴とする請求項１乃至４に記載の表示パネル制御回路。
7. 前記複数の画素は液晶画素であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の表示パネル制御回路。
8. 前記複数の補助容量は各行の画素と隣接行の画素に沿って配置された隣接ゲート線と間の容量結合により形成され、前記ゲートドライバは前記補償電圧発生回路からの補償電圧を前記隣接ゲート線に出力するように構成されることを特徴とする請求項１乃至４に記載の表示パネル制御回路。

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