JP2007148369A - 表示制御回路、表示制御方法及び表示回路 - Google Patents

Abstract

【課題】低温時における画像表示のための応答速度の低下を改善する。
【解決手段】一対の基板１，２間に光制御層３を有し、複数の画素ＰＸが略マトリクス状に配置される表示パネルＤＰを制御する表示制御回路ＣＴＬであって、前記表示パネルの温度を検出する温度検出部６と、各前記画素に映像信号に対応した階調信号を周期的に出力する表示パネル駆動部（７，１３，１４、ＸＤ）とを備え、前記表示パネル駆動部は、前記温度検出部が検出した前記表示パネルの温度に応じて前記映像信号に対応した階調信号に設定する設定部７ａと、前記映像信号の階調の変化に対応して、変化後の少なくとも１周期期間は前記階調信号に代えて異なる他の階調信号を出力するオーバードライブ出力部（７ａ、７ｂ）とを有する表示制御回路である。
【選択図】 図１

Description

この発明は、画像を表示するための表示制御回路、表示制御方法及び表示回路に関する。

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、一般に複数の液晶画素のマトリクスアレイを含む液晶表示パネル、この液晶表示パネルを照明するバックライト、並びにこれら液晶表示パネルおよびバックライトを制御する表示制御回路を有する。

液晶表示装置が主に動画を表示するような表示装置である場合、液晶分子が良好な応答性を示すＯＣＢモードの液晶表示パネルが用いられている。

ところで、液晶表示装置をカーナビゲーションシステムなどの車載用表示装置として利用する場合、要求される使用温度範囲は、例えば−２０℃〜８５℃と非常に広い。一般に液晶表示装置は低温になるほど応答速度が遅くなり、常温で高速応答を示すＯＣＢモードでも低温になると応答速度の低下が見られる。一方、カーナビゲーションシステムなどの車載用表示装置ではバックモニタとしても利用されるため、低温の環境下でも尾引きのない鮮明な画像表示が必要である。従って、液晶表示装置には低温の環境下であっても高い応答性能が求められる。

応答速度を改善する従来技術として、特開２００５−９１４５４号公報に記載の技術が知られている。この技術では、前後のフレーム画像に基づいて新たなフレーム画像を予測回路を用いて生成し、表示するフレーム数を増加する。更に、オーバードライブによって画像を表示する。

しかし、特開２００５−９１４５４号公報に記載の技術を適用しようとしても、なお解決すべき課題が存在していた。

例えば、低温時においてオーバードライブによって表示の応答速度を改善しようとしても、オーバードライブ電圧をどのようにして決定し、どのような方法で付加するかについては開示されていない。

即ち、上述の課題を解決するためのオーバードライブを採用するためには、周囲温度、表示する画像の階調度などからオーバードライブを行うか否かの判断基準を明らかにする必要がある。更に、オーバードライブを実施するに際しては、そのタイミングシーケンスを明らかにしなければならない。しかし、特開２００５−９１４５４号公報には、これらの事項についての開示は無く、またこれらの事項を示唆する記載も無い。

本発明の目的は、低温時における画像表示のための応答速度の低下を改善することのできる表示制御回路、表示制御方法及び表示回路を提供することである。

本発明に係る表示制御回路は、一対の基板間に光制御層を有し、複数の画素が略マトリクス状に配置される表示パネルを制御する表示制御回路であって、前記表示パネルの温度を検出する温度検出部と、各前記画素に映像信号に対応した階調信号を周期的に出力する表示パネル駆動部とを備え、前記表示パネル駆動部は、前記温度検出部が検出した前記表示パネルの温度に応じて前記映像信号に対応した階調信号に設定する設定部と、前記映像信号の階調の変化に対応して、変化後の少なくとも１周期期間は前記階調信号に代えて異なる他の階調信号を出力するオーバードライブ出力部とを有する。

また本発明に係る表示制御回路は、一対の基板間に光制御層を有し、複数の画素が略マトリクス状に配置される表示パネルを制御する表示制御回路であって、各前記画素に映像信号に対応した階調信号を周期的に出力する表示パネル駆動部と、表示パネル温度を検出する温度検出部とを備え、前記表示パネル駆動部は、前記温度検出部の検出信号に基づき、少なくとも前記階調信号のうち、黒階調表示信号と白階調表示信号とをそれぞれ設定する設定部と、前記映像信号の階調の変化に対応して、変化後の少なくとも１周期期間は前記白階調表示信号の電圧値を小さく設定するオーバードライブ出力部とを有する。

また本発明に係る表示制御方法は、一対の基板間に光制御層を有し、複数の画素が略マトリクス状に配置される表示パネルを制御する表示制御回路の表示制御方法であって、前記表示パネルの温度を検出する温度検出ステップと、各前記画素に映像信号に対応した階調信号を周期的に出力する表示パネル駆動ステップとを備え、前記表示パネル駆動ステップは、前記温度検出ステップで検出した前記表示パネルの温度に応じて前記映像信号に対応した階調信号に設定する設定ステップと、前記映像信号の階調の変化に対応して、変化後の少なくとも１周期期間は前記階調信号に代えて異なる他の階調信号を出力するオーバードライブ出力ステップとを有する。

また本発明に係る表示装置は、一対の電極間に液晶層を備えた表示画素が略マトリクス状に配置される表示パネルと、各前記表示画素に印加される液晶印加電圧を制御する表示制御回路と、前記表示パネルの温度を検出する温度検出部と、を備えた表示装置において、前記表示制御回路は、前記温度検出部の検出信号と、入力される映像信号の階調の変化に基づき階調基準電圧を設定する階調基準電圧発生回路と、前記階調基準電圧発生回路から出力される階調基準電圧に基づき、前記映像信号に対応する階調電圧を選択して出力する出力部とを備えた。

本発明の表示制御回路、表示制御方法及び表示装置によれば、低温時における応答速度の低下を改善することが可能となる。

〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の一実施形態に係る表示制御回路が適用される液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。なお、以下にはＯＣＢ液晶を用いた液晶表示装置を例として説明するが、本発明はこの例に限定されるものではない。

図１は、液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。
液晶表示装置は、複数のＯＣＢ液晶画素ＰＸを有するＯＣＢモードの液晶表示パネルＤＰ、および液晶表示パネルＤＰおよびバックライトＢＬを制御する表示制御回路ＣＴＬ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。

ＯＣＢモードの液晶表示パネルでは、画素電極および共通電極上で互いに平行にラビングされた配向膜によって電源投入前において液晶分子はほとんど寝ているスプレイ配向になる。液晶表示パネルは、電源投入に伴う初期化処理で印加する比較的強い電界によりこれら液晶分子をスプレイ配向からベンド配向に転移させてから表示動作を行う。

このようなＯＣＢモードでは、一旦ベンド配向に転移しても、スプレイ配向のエネルギとベンド配向のエネルギとが拮抗するレベル以下の電圧印加状態や電圧無印加状態が長期間続く場合に、再びスプレイ配向に逆転移してしまうという性質を有する。スプレイ配向では、視野角特性がベンド配向に対して大きく異なることから表示異常となる。

従来、ベンド配向からスプレイ配向への逆転移を防止するため、例えば１フレームの画像を表示するフレーム期間の一部で逆転移を防止する程度に大きな電圧をＯＣＢ液晶に印加する駆動方式や、スプレイ配向のエネルギとベンド配向のエネルギとが拮抗するレベル以下の電圧を用いない駆動方式が知られている。ノーマリホワイトの液晶表示パネルでは、前者の駆動方式として、逆転移防止電圧として黒表示電圧を用いることで、逆転移を効果的に防止できると共に、動画の表示性能を向上することができ、黒挿入駆動と呼ばれる。

本液晶層３はＯＣＢモードの液晶であり、ノーマリホワイトの表示動作のために予めスプレイ配向からベンド配向に転移され、周期的に黒表示となる電圧を印加する黒挿入駆動を採用することによりベンド配向からスプレイ配向への逆転移が阻止されている。
表示制御回路ＣＴＬは、アレイ基板１および対向基板２から液晶層３に印加される液晶駆動電圧により液晶表示パネルＤＰの透過率を制御する。

アレイ基板１は、複数の画素電極ＰＥ、複数のゲート線Ｙ（Ｙ１，・・・，Ｙｍ）、複数のソース線Ｘ（Ｘ１，・・・，Ｘｎ）、画素スイッチング素子Ｗ、ゲートドライバＹＤ、およびソースドライバＸＤを有する。
画素電極ＰＥは、例えばガラス等の透明絶縁基板上にマトリクス状に配置される。ゲート線Ｙ（Ｙ１，・・・，Ｙｍ）は、複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置される。ソース線Ｘ（Ｘ１，・・・，Ｘｎ）は、複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置される。画素スイッチング素子Ｗは、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る。ゲートドライバＹＤは、複数のゲート線Ｙを順次駆動する。ソースドライバＸＤは、各ゲート線Ｙが駆動される間に複数のソース線Ｘを駆動する。

各画素スイッチング素子Ｗは、例えばポリシリコン薄膜トランジスタからなる。この場合、薄膜トランジスタのゲートが対応するゲート線Ｙに接続され、ソースおよびドレインが対応するソース線Ｘおよび１個の画素電極ＰＥ間にそれぞれ接続される。
尚、ゲートドライバＹＤは画素スイッチング素子Ｗと同一工程で同時に形成されるポリシリコン薄膜トランジスタを用いてアレイ基板1に一体的に構成される。また、ソースドライバＸＤはＣＯＧ（Chip On Glass）技術によりアレイ基板１にマウントされた集積回路（ＩＣ）チップである。

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、光透過型の場合は、例えばＩＴＯ等の透明電極材料で構成することができる。画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥからの電界に対応して液晶層３の液晶分子配列が制御される。画素電極ＰＥ、共通電極ＣＥ及び液晶層３で構成される画素領域が、ＯＣＢ液晶画素ＰＸを構成する。また、それぞれの画素ＰＸは補助容量Ｃｓを有する。これら補助容量Ｃｓはアレイ基板１側において複数行の画素電極ＰＥにそれぞれ容量結合した複数の補助容量線を共通電極ＣＥに電気的に接続することにより得られる。

表示制御回路ＣＴＬは、駆動用電圧発生回路４及びコントローラ回路５を備える。駆動用電圧発生回路４は、液晶表示パネルＤＰの駆動用電圧と階調基準電圧とを発生する。コントローラ回路５は、ゲートドライバＹＤ及びソースドライバＸＤを制御する。

駆動用電圧発生回路４は、補償電圧発生回路６、階調基準電圧発生回路７、コモン電圧発生回路８およびパネル温度検出回路９を含む。
補償電圧発生回路６は、ゲートドライバＹＤを介して補助容量線Ｃに印加される補償電圧Ｖeを発生する。この補償電圧Ｖeは、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に対応した行の補助容量線ＣにゲートドライバＹＤを介して印加される。階調基準電圧発生回路７は、ソースドライバＸＤによって用いられる所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生する。コモン電圧発生回路８は、共通電極ＣＥに印加されるコモン電圧Ｖcomを発生する。パネル温度検出回路９は、例えばサーミスタを使ってパネル温度を検出する。サーミスタで測定したパネル温度により前述の階調基準電圧ＶＲＥＦが制御される。階調基準電圧ＶＲＥＦの制御方法については後で詳細に説明する。

なお、サーミスタ等の温度センサは、本実施例では表示制御回路ＣＴＬを構成する基板（図示しない）上に設けられている。温度センサは、例えば、液晶表示パネルＤＰの近傍に設けても良く、また液晶表示パネルＤＰに接触して設けても良い。

コントローラ回路５は、垂直タイミング制御回路１１、水平タイミング制御回路１２、フレームメモリ１３及び画像データ変換回路１４を含む。

垂直タイミング制御回路１１は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣに基づいてゲートドライバＹＤに対する制御信号ＣＴＹを発生する。水平タイミング制御回路１２は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣに基づいてソースドライバＸＤに対する制御信号ＣＴＸを発生する。フレームメモリ１３は、外部信号源ＳＳからの画像データを１フレーム期間毎に出力する。画像データ変換回路１４は、１フレーム期間毎にフレームメモリ１３から入力される複数の画素データに基づいて複数の液晶画素ＰＸに対する解像度および階調等の変換を行う。そして、画像データ変換回路１４は、階調基準電圧発生回路７に対してオーバードライブ制御用信号（後述）を出力する。

画像データは複数の液晶画素ＰＸに対する複数の画素データＤＩからなり、例えば１フレーム期間毎に更新される。制御信号ＣＴＹはゲートドライバＹＤに供給され、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１４から変換結果として得られる画素データＤＯと共にソースドライバＸＤに供給される。
制御信号ＣＴＹは上述のように順次複数のゲート線Ｙを駆動する動作をゲートドライバＹＤに行わせるために用いられる。制御信号ＣＴＸは画素データＤＯを複数のソース線Ｘにそれぞれ割り当てると共に出力極性を指定する動作をソースドライバＸＤに行わせるために用いられる。

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を階調表示用および黒挿入用に順次選択し、各行の画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間Ｈだけ導通させる駆動信号としてオン電圧を選択ゲート線Ｙに供給する。

ソースドライバＸＤは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ＶＲＥＦを参照して画素データＤＯをそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、対応するソース線Ｘ１，・・・，Ｘｎに並列的に出力する。

画素電圧Ｖsは共通電極ＣＥのコモン電圧Ｖcomを基準として画素電極ＰＥに印加される電圧であり、例えばフレーム反転駆動およびライン反転駆動を行うようコモン電圧Ｖcomに対して極性反転される。

また、補償電圧Ｖeは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に対応した補助容量線Ｃ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の変動を補償するために用いられる。

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に対応した補助容量線Ｃ１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の影響による画素電圧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。

図２は、ソースドライバＸＤの構成を概略的に示す図である。
ソースドライバＸＤは、シフトレジスタ２１、サンプリング＆ロードラッチ２２、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路２３、および出力バッファ回路２４を含む。
制御信号ＣＴＸには、一行分の画素データの取り込み開始タイミングを制御する水平スタート信号ＳＴＨ、シフトレジスタ２１において水平スタート信号ＳＴＸをシフトさせる水平クロック信号ＣＫＨが含まれている。

シフトレジスタ２１は、水平スタート信号ＳＴＨを水平クロック信号ＣＫＨに同期してシフトし、画素データＤＯを順次直並列変換するタイミングを制御する。サンプリング＆ロードラッチ２２は、シフトレジスタ２１の制御により１ライン分の画素ＰＸに対する画素データＤＯを順次ラッチし、並列的に出力する。デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路２３は、画素データＤＯをアナログ形式の画素電圧に変換する。出力バッファ回路２４は、Ｄ／Ａ変換回路２３から得られるアナログ画素電圧をソース線Ｘ１，・・・，Ｘｎに出力する。そして、Ｄ／Ａ変換回路２３は、階調基準電圧発生回路７から発生される複数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照するように構成される。

図３は、液晶表示パネルＤＰの断面構造を詳細に示す図である。
アレイ基板１は、ガラス板等からなる透明絶縁基板ＧＬ、この透明絶縁基板ＧＬ上に形成される複数の画素電極ＰＥ、およびこれら画素電極ＰＥ上に形成される配向膜ＡＬを含む。

対向基板２は、ガラス板等からなる透明絶縁基板ＧＬ、この透明絶縁基板ＧＬ上に形成されるカラーフィルタ層ＣＦ、このカラーフィルタ層ＣＦ上に形成される共通電極ＣＥ、およびこの共通電極ＣＥ上に形成される配向膜ＡＬを含む。
液晶層３は、対向基板２とアレイ基板１の間隙に液晶を充填することにより得られる。

カラーフィルタ層ＣＦは、赤画素用の赤着色層、緑画素用の緑着色層、青画素用の青着色層、およびブラックマトリクス用の黒着色（遮光）層を含む。

また、液晶表示パネルＤＰは、アレイ基板１および対向基板２の外側に配置される一対の位相差板ＲＴ、これら位相差板ＲＴの外側に配置される一対の偏光板ＰＬ、およびアレイ基板１側の偏光板ＰＬの外側に配置される光源用のバックライトＢＬを備える。バックライトＢＬは、冷陰極管等からなる白色光源であり、アレイ基板１側の偏光板ＰＬの外側に配置される。アレイ基板１側の配向膜ＡＬおよび対向基板２側の配向膜ＡＬは互いに平行にラビング処理される。

次に本実施の形態に係る表示制御方法の基本的な考え方について説明する。
図４は、本表示制御方法による黒表示液晶印加電圧と白表示液晶印加電圧の温度特性を示す図である。

先ず温度の影響について考察すると、温度が低いほど液晶材料の屈折率の差Δｎが増大する。その結果、温度が低いほど最適な黒表示を得るための電圧（最適黒電圧）は増加するため、コントラストは低下してしまう。そこで、図４に示すように、液晶表示パネルＤＰの温度が低くなるにつれて黒表示液晶印加電圧を大きくしてコントラストの低下を抑制する必要がある。
一方、最適な白表示を得るための電圧（最適白電圧）は、図中に点線で示すように温度が低くなってもほとんど変化しない。例えば、白表示液晶印加電圧は、室温付近で０Ｖとして最大の明るさ、コントラストが得られるように設計される。

このようなことから、常温時の黒表示液晶印加電圧が５Ｖであるのに対して、低温時は６Ｖと、常温時よりも大きく設定する。また、常温時、低温時共に白表示液晶印加電圧は０Ｖに設定する。この結果、低温時においては階調表示用の液晶印加電圧のダイナミックレンジは、例えば常温では５Ｖであるのに対して、低温側では６Ｖと広くなる。

ところで、上記した理由により、低温になると表示の応答性能が低下する。

そこで、本発明による表示の応答性能を向上する方法について説明する。
黒表示と白表示を切替えて表示する場合の応答性能を考える。立ち上り時間τｒを黒表示から白表示になるまでの応答時間、立ち下がり時間τｄを白表示から黒表示になるまでの応答時間とする。そうするとＯＣＢモードの場合液晶分子の特性より、立ち上り時間τｒは立ち下がり時間τｄよりも十分に長い。例えば、立ち下がり時間τｄが約０．９ｍｓであるに対して立ち上り時間τｒは約３．６ｍｓと６倍の長さである。
そうすると応答速度を効率的に改善するためには、特に立ち上り時間τｒについて改善を行えば良いことが考えられる。即ち、黒表示から白表示への応答性能を改善すれば効果が得られることがわかる。

そこで、本実施の形態の表示制御回路では、低温時においては、黒表示から白表示方向への応答速度をオーバードライブ駆動により改善する。 この技術思想を実現するに際し、本実施の形態では図４の実線で示すように、室温付近で０Ｖである白表示液晶印加電圧をパネル温度が低くなるのに対応して増加させる。例えばパネル温度が−２０℃では白表示液晶印加電圧が１Ｖとなるように温度制御する。これにより、階調表示用の液晶印加電圧のダイナミックレンジは、０Ｖ−６Ｖであるところ、白電圧の設定変更によって１Ｖ−６Ｖと、そのダイナミックレンジは小さくなる。その上で、低温状態で、黒表示から白表示に移行する際には、オーバードライブ駆動用の電圧として、例えば０Ｖを用い、一度０Ｖを印加した後で白表示液晶印加電圧として１Ｖを印加する。

このような方式を採用することによって、例えば−２０℃では、階調表示用の液晶印加電圧のダイナミックレンジは６Ｖから５Ｖへと狭くなるが、コントラスト等の表示性能に大きな影響を与えることなく、後述のように簡便な回路構成で応答速度を改善することができる。

図４に示すように白表示液晶印加電圧をパネル温度が低くなるに対応して増加させることで、コントラストが若干低下する恐れがあるが、見かけのコントラストは応答速度とのバランスで決定されるものであるため、視認上、大きな影響はない。従って、電圧増加量はコントラストの低下が気にならないレベルの妥当な値に適宜設定すれば良い。

続いて、上述の表示制御方法を実現する表示制御回路の構成と動作について説明する。
図５は、階調基準電圧発生回路７の構成を示す図である。
階調基準電圧発生回路７は、階調基準電圧制御回路７ａ、メモリ７ｂ及び階調基準電圧生成回路７ｃを備えている。そして、階調基準電圧制御回路７ａには、画像データ変換回路１４から画像データ制御信号が入力され、パネル温度検出回路９からパネル温度が入力される。
画像データ制御信号には、外部信号源ＳＳがフレームメモリ１３に対して出力する画像データＤＩについての前フレームと後フレームの階調差が含まれる。この階調差は、個々の表示画素単位であることが望ましいが、画素行単位、あるいはフレーム単位の平均の階調差であってもかまわない。

階調基準電圧制御回路７ａは、画像データ制御信号とパネル温度とに基づいてメモリ７ｂを参照して、白電圧と黒電圧を制御する階調基準電圧ＶＲＥＦを生成する。メモリ７ｂには、白電圧と黒電圧を制御する階調基準電圧ＶＲＥＦを生成するための基準テーブル類（後述）が格納されている。階調基準電圧生成回路７ｃは、階調基準電圧制御回路７ａから入力された信号に基づいて複数の階調基準電圧ＶＲＥＦを生成してソースドライバＸＤに出力する。

図６、図７は、メモリ７ｂに格納されているテーブルの内容を示す図である。

図６は、温度−電圧テーブルを示している。温度−電圧テーブルには、パネル温度ごとに白電圧及び黒電圧を制御する階調基準電圧ＶＲＥＦを生成するための情報が格納されている。例えば、温度−電圧テーブルには、パネル温度が常温の場合の白電圧は０Ｖ、黒電圧は５Ｖ、パネル温度が−２０℃の場合の白電圧は１Ｖ、黒電圧は６Ｖとなるよう階調基準電圧ＶＲＥＦを生成するための情報が格納されている。

図７は、温度−オーバードライブ電圧テーブルを示している。温度−オーバードライブ電圧テーブルには、前フレームと後フレームの階調差が所定の閾値以上であった場合のオーバードライブ電圧を制御する階調基準電圧ＶＲＥＦを生成するための情報がパネル温度ごとに格納されている。例えば、温度−オーバードライブ電圧テーブルには、２５６階調を表示する液晶表示装置であって、パネル温度が−２０℃場合、階調差が１５０以上あって白表示を行う場合、液晶印加電圧として１Ｖではなく０Ｖのオーバードライブ電圧が選択されるように階調基準電圧ＶＲＥＦを生成するための情報が格納されている。

図８は、パネル温度が−２０℃の状態における液晶印加電圧を表すタイムチャートである。図８には、説明を解りやすくするために全面黒表示から全面白表示に、更に全面黒表示に表示が変化した場合を示している。以下、図８を参照しつつ表示制御回路の動作を説明する。

外部信号源ＳＳからフレームメモリ１３に白表示の画像データＤＩが入力されたときは、画像データ変換回路１４は、前フレームと現フレームとの階調差を求める。そして、画像データ制御信号に階調差の情報を含めて階調基準電圧発生回路７に出力する。

階調基準電圧制御回路７ａは、パネル温度に基づいてメモリ７ｂに格納されている温度−電圧テーブルを検索し、対応する情報を抽出する。また、パネル温度に基づいてメモリ７ｂに格納されている温度−オーバードライブ電圧テーブルを検索して該当するパネル温度に対応した階調差閾値とオーバードライブ電圧情報とを抽出する。

そして、画像データ制御信号に含まれる階調差が、温度−オーバードライブ電圧テーブルの階調差閾値よりも大きい場合は、温度−電圧テーブルから抽出される情報と、温度−オーバードライブ電圧テーブルから抽出される情報とが、階調基準電圧制御回路７ａから階調基準電圧生成回路７ｃに出力される。

階調基準電圧生成回路７ｃは、温度−電圧テーブルから抽出される情報と、温度−オーバードライブ電圧テーブルから抽出される情報とに基づき、複数の階調基準電圧ＶＲＥＦを生成してソースドライバＸＤに出力する。

これ以降のソースドライバＸＤの動作は図２において説明しているため再度の説明は省略する。

この動作によって、図８の黒表示フレームに続く次の白表示フレーム（第１期間）では、温度−電圧テーブルから抽出される情報に基づいて、液晶印加電圧が１Ｖから６Ｖの範囲となるように階調基準電圧ＶＲＥＦが制御される。更に、温度−オーバードライブ電圧テーブルから抽出される情報とに基づき、オーバードライブ駆動することが決定され、液晶印加電圧が０Ｖから６Ｖの範囲となるように階調基準電圧ＶＲＥＦが制御される。これにより、同図に示すように液晶印加電圧は、オーバードライブされて０Ｖとなる。所定時間経過後、逆転移防止のために黒挿入がなされる。

図８の白表示フレーム（第１期間）に続く白表示フレーム（第２期間）においては、前フレームと今回のフレームでは共に白を表示するため、階調差は階調差閾値よりも小さくなる。従って、温度−オーバードライブ電圧テーブルから抽出される情報に基づき、オーバードライブ駆動しないことが決定され、液晶印加電圧が１Ｖから６Ｖの範囲となるように階調基準電圧ＶＲＥＦが制御され、第２期間の液晶印加電圧は１Ｖとなる。
以降の白表示期間では、第２期間と同様の動作が継続し、液晶印加電圧は、オーバードライブされず１Ｖとなる。

なお、常温時は、黒表示フレームに続く次の白表示フレーム（第１期間）では、温度−電圧テーブルから抽出される情報に基づいて、液晶印加電圧が０Ｖから５Ｖの範囲となるように階調基準電圧ＶＲＥＦが制御される。更に、温度−オーバードライブ電圧テーブルから抽出される情報とに基づき、オーバードライブ駆動しないことが決定され、液晶印加電圧が０Ｖから５Ｖの範囲となるように階調基準電圧ＶＲＥＦが制御される。

白表示フレーム（第１期間）に続く白表示フレーム（第２期間）においても同様に、液晶印加電圧が０Ｖから５Ｖの範囲となるように階調基準電圧ＶＲＥＦが制御される。

以上説明した表示制御回路によれば、低温時、黒表示から白表示に変化した最初の第１期間において、オーバードライブ駆動を行う。これにより白表示の応答性が改善する。また、低温時における階調表示の液晶印加電圧のダイナミックレンジは、常温時と略等しく、オーバードライブ駆動を加味しても液晶印加電圧は６Ｖのダイナミックレンジで良く、回路構成上の負担は軽減される。

上記の実施形態では、黒挿入後の白表示時にはオーバードライブ駆動を行っていないが、この場合もオーバードライブ駆動してもかまわない。この場合は、前フレームと現フレームとの階調差に基づくのではなく、黒階調と現フレームの階調との階調差に基づいてオーバードライブ駆動の有無を判定すれば良い。

また、オーバードライブ駆動の有無は、同一信号線に接続されて先に駆動される表示画素の階調と次に駆動される表示画素の階調との階調差に基づいて判定してもかまわない。これは、信号線容量の影響が大きい大型の液晶表示装置の場合に有効である。

〔第１の実施の形態のバリエーション〕
図９は、パネル温度が−２０℃の状態における液晶印加電圧を表すタイムチャートである。なお、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

本バリエーションの形態では、黒表示から白表示に変化した最初の第１期間と第２期間の２回についてオーバードライブ駆動を実行する。第３期間以降の期間についてはオーバードライブ駆動は行わない。この動作は、一度のオーバードライブでは十分な効果が得られない場合に有効である。

本動作を実現するために、例えば、パネル温度が所定以下になったときは２回のオーバードライブ動作を行うと規定したテーブルをメモリ７ｂに設け、階調基準電圧制御回路７ａが２回のオーバードライブ動作を行うように複数の階調基準電圧ＶＲＥＦを制御しても良い。なお、本実施の形態では１回当りのオーバードライブ動作時間は１６．６ｍｓｅｃであることから、表示のフリッカ等を考慮すると、実用的にはオーバードライブの繰り返し回数は最大２回であると考えられる。

〔第２の実施の形態〕
図１０は、パネル温度が−２０℃の状態における画素電圧を表すタイムチャートであり、極性を考慮して示すものである。なお、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

第２の実施の形態では、コモン電圧Ｖcomは６．５Ｖの直流電圧とし、コモン電圧Ｖcomに対してフレーム周期で画素電圧Ｖｓの極性は反転される。

正極性側での画素電圧Ｖｓは、白表示時に７．５Ｖ、黒表示時に１２．５Ｖで、階調表示用のダイナミックレンジは５Ｖとなる。そして、オーバードライブ駆動時における白表示時は６．５Ｖに設定される。即ち、通常の白表示時の液晶印加電圧は画素電圧Ｖｓとコモン電圧Ｖcomとの電位差である１Ｖが液晶には印加され、オーバードライブ駆動時は０Ｖが液晶には印加される。

負極性側での画素電圧Ｖsは、白表示時に５．５Ｖ、黒表示時に０．５Ｖで、階調表示用のダイナミックレンジは５Ｖとなる。そして、オーバードライブ駆動時における白表示時は６．５Ｖに設定されている。即ち、通常の白表示時の液晶印加電圧は画素電圧Ｖｓとコモン電圧Ｖcomとの電位差である１Ｖの電圧が液晶には印加され、オーバードライブ駆動時は０Ｖの電圧が液晶には印加される。

そして、黒表示から白表示に変化した最初のフレーム（第１期間）では、オーバードライブ駆動が行われて画素電圧Ｖｓは６．５Ｖとなり、液晶印加電圧は０Ｖとなる。

次フレーム（第２期間）では、白電圧はオーバードライブされない７．５Ｖとなり、液晶印加電圧は１Ｖとなる。次フレーム（第３期間）以降、第２期間の電圧パターンが１フレーム毎に極性を反転して繰り返している。即ち、白電圧はオーバードライブされない５．５Ｖとなり、液晶印加電圧は１Ｖとなる。

このような構成により、低温時であっても良好なコントラストと高速応答が実現できる。しかも、回路構成においても大きな耐圧を要することがないため、回路構成上の負担も軽減される。

なお、上述の実施の形態においても、前フレームと後フレームとの階調差を各フレームの平均階調値の差として求めても良く、画素単位、あるいは行単位の階調差を求めてオーバードライブ電圧を加えるようにしても良い。
また、オーバードライブ電圧の制御機構を階調基準電圧発生回路内に設けたが、画像データ変換回路内に設けても良い。更にこの機能は、ソフトウエアで構成しても良く、ハードウエアで実現しても良い。

また、この実施形態では、階調基準電圧を温度、階調差に基づいて制御したが、予め種々の階調電圧が用意できるのであれば、画素データの階調数を温度、階調差に基づいて変換し、この変換された画素データに基づいて対応する画素電圧を選択するようにしてもかまわない。

また、本発明の実施の形態に係る表示制御回路は次のように構成することができる。

一対の基板間に光制御層を有し、複数の画素が略マトリクス状に配置される表示パネルを制御する表示制御回路であって、映像信号に基づき所定のダイナミックレンジ内で可変される第１の電圧と、前記第１の電圧と異なる第２の電圧とを前記複数の画素に出力する表示パネル駆動部と、表示パネル温度を検出する温度検出部とを備え、前記表示パネル駆動部は、前記温度検出部の出力に基づき前記ダイナミックレンジとして第１のダイナミックレンジと、前記第１のダイナミックレンジよりも狭い第２のダイナミックレンジの何れかを選択するダイナミックレンジ選択部と、前記第２のダイナミックレンジが選択され、前記画素に印加される電圧が前記第２の電圧から前記第１の電圧に移行するときは、前記第１の電圧を前記第１のダイナミックレンジ内であって前記第２のダイナミックレンジから外れた電圧として出力する電圧出力部とを有する。

なお、上述の実施の形態ではＯＣＢ液晶表示素子を例として説明したが、本発明はこの実施例に限定されず、温度によって応答性能が変化する光制御層を備えた表示制御回路に広く適用することができる。例えば、有機ＥＬ、無機ＥＬ、ＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶、ＶＡ液晶などに広く適用することができる。

なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。

更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図。 ソースドライバの構成を概略的に示す図。 液晶表示パネルの断面構造を詳細に示す図。 本表示制御方法による黒表示液晶印加電圧と白表示液晶印加電圧の温度特性を示す図。 階調基準電圧発生回路の構成を示す図。 メモリに格納されている温度−電圧テーブルの内容を示す図。 メモリに格納されている温度−オーバードライブ電圧テーブルの内容を示す図。 パネル温度が−２０℃の状態における液晶印加電圧を表すタイムチャート。 パネル温度が−２０℃の状態における液晶印加電圧を表すタイムチャート。 パネル温度が−２０℃の状態における画素電圧を表すタイムチャート。

符号の説明

１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、４…駆動用電圧発生回路、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、７ａ…階調基準電圧制御回路、７ｂ…メモリ、７ｃ…階調基準電圧生成回路、８…コモン電圧発生回路、９…パネル温度検出回路、１１…垂直タイミング制御回路、１２…水平タイミング制御回路、１３…フレームメモリ、１４…画像データ変換回路、ＤＰ…液晶表示パネル、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…共通電極、ＣＴＬ…表示制御回路、ＰＸ…液晶画素、Ｗ…スイッチング素子、Ｙ…ゲート線、Ｘ…ソース線、ＹＤ…ゲートドライバ、ＸＤ…ソースドライバ。

Claims (22)

1. 一対の基板間に光制御層を有し、複数の画素が略マトリクス状に配置される表示パネルを制御する表示制御回路であって、
   前記表示パネルの温度を検出する温度検出部と、
   各前記画素に映像信号に対応した階調信号を周期的に出力する表示パネル駆動部とを備え、
   前記表示パネル駆動部は、
   前記温度検出部が検出した前記表示パネルの温度に応じて前記映像信号に対応した階調信号に設定する設定部と、
   前記映像信号の階調の変化に対応して、変化後の少なくとも１周期期間は前記階調信号に代えて異なる他の階調信号を出力するオーバードライブ出力部とを有することを特徴とする表示制御回路。
2. 前記映像信号の階調が高階調から低階調に所定階調以上変化したこと、もしくは低階調から高階調に所定階調以上変化したことを選択的に把握して、前記映像信号の階調が変化したと判断する階調変化検出部を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示制御回路。
3. 前記映像信号の画素データをフレーム毎周期的に前記表示パネル駆動部に出力するフレーム出力部と、
   前回出力されたフレームに含まれる画素データと今回出力されたフレームに含まれる画素データとを比較して、前記映像信号の階調が変化したと判断する階調変化検出部を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示制御回路。
4. 前記変化後の映像信号に対応する階調信号を前記表示パネルの温度に応じた階調値で補正して前記他の階調信号を生成するオーバードライブ生成部を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の表示制御回路。
5. 前記オーバードライブ部は、前記他の階調信号を連続して２周期期間出力することを特徴とする請求項１に記載の表示制御回路。
6. 前記オーバードライブ部は、前記表示パネルの温度が第１の温度よりも低いときに前記他の階調信号を１周期期間出力することを特徴とする請求項１に記載の表示制御回路。
7. 前記オーバードライブ部は、前記表示パネルの温度が第１の温度よりも低い第２の温度よりも低いときに前記他の階調信号を連続して２周期期間出力することを特徴とする請求項６に記載の表示制御回路。
8. 一対の基板間に光制御層を有し、複数の画素が略マトリクス状に配置される表示パネルを制御する表示制御回路であって、
   各前記画素に映像信号に対応した階調信号を周期的に出力する表示パネル駆動部と、
   表示パネル温度を検出する温度検出部とを備え、
   前記表示パネル駆動部は、
   前記温度検出部の検出信号に基づき、少なくとも前記階調信号のうち、黒階調表示信号と白階調表示信号とをそれぞれ設定する設定部と、
   前記映像信号の階調の変化に対応して、変化後の少なくとも１周期期間は前記白階調表示信号の電圧値を小さく設定するオーバードライブ出力部とを有することを特徴とする表示制御回路。
9. 一対の基板間に光制御層を有し、複数の画素が略マトリクス状に配置される表示パネルを制御する表示制御回路の表示制御方法であって、
   前記表示パネルの温度を検出する温度検出ステップと、
   各前記画素に映像信号に対応した階調信号を周期的に出力する表示パネル駆動ステップとを備え、
   前記表示パネル駆動ステップは、
   前記温度検出ステップで検出した前記表示パネルの温度に応じて前記映像信号に対応した階調信号に設定する設定ステップと、
   前記映像信号の階調の変化に対応して、変化後の少なくとも１周期期間は前記階調信号に代えて異なる他の階調信号を出力するオーバードライブ出力ステップとを有することを特徴とする表示制御方法。
10. 前記映像信号の階調が高階調から低階調に所定階調以上変化したこと、もしくは低階調から高階調に所定階調以上変化したことを選択的に把握して、前記映像信号の階調が変化したと判断する階調変化検出ステップを更に備えたことを特徴とする請求項９に記載の表示制御方法。
11. 前記映像信号の画素データをフレーム毎周期的に前記表示パネル駆動部に出力するフレーム出力ステップと、
    前回出力されたフレームに含まれる画素データと今回出力されたフレームに含まれる画素データとを比較して、前記映像信号の階調が変化したと判断する階調変化検出ステップを更に備えたことを特徴とする請求項９に記載の表示制御方法。
12. 前記変化後の映像信号に対応する階調信号を前記表示パネルの温度に応じた階調値で補正して前記他の階調信号を生成するオーバードライブ生成ステップを更に備えたことを特徴とする請求項９乃至１１の内いずれか１項に記載の表示制御方法。
13. 前記オーバードライブステップは、前記他の階調信号を連続して２周期期間出力することを特徴とする請求項９に記載の表示制御方法。
14. 前記オーバードライブステップは、前記表示パネルの温度が第１の温度よりも低いときに前記他の階調信号を１周期期間出力することを特徴とする請求項９に記載の表示制御方法。
15. 前記オーバードライブステップは、前記表示パネルの温度が第１の温度よりも低い第２の温度よりも低いときに前記他の階調信号を連続して２周期期間出力することを特徴とする請求項１４に記載の表示制御方法。
16. 一対の電極間に液晶層を備えた表示画素が略マトリクス状に配置される表示パネルと、各前記表示画素に印加される液晶印加電圧を制御する表示制御回路と、前記表示パネルの温度を検出する温度検出部と、を備えた表示装置において、
    前記表示制御回路は、
    前記温度検出部の検出信号と、入力される映像信号の階調の変化に基づき階調基準電圧を設定する階調基準電圧発生回路と、
    前記階調基準電圧発生回路から出力される階調基準電圧に基づき、前記映像信号に対応する階調電圧を選択して出力する出力部と、
    を備えたことを特徴とする表示装置。
17. 前記階調基準電圧発生回路は、温度検出部による検出温度が低くなるに従い前記液晶印加電圧が大きくなるように前記階調基準電圧を設定することを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
18. 前記階調基準電圧発生回路は、前記映像信号の階調の変化が所定数以上の場合、前記液晶印加電圧が小さくなるよう前記階調基準電圧を設定することを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
19. 前記階調基準電圧発生回路は、前記映像信号の階調の変化が実質的に黒表示から白表示に変化する場合、前記液晶印加電圧が小さくなるよう前記階調基準電圧を設定することを特徴とする請求項１８に記載の表示装置。
20. 前記液晶層はＯＣＢ液晶層であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
21. 前記映像信号の階調数の変化は、各前記表示画素毎であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。
22. 前記映像信号の階調数の変化は、各前記表示画素行毎であることを特徴とする請求項１６に記載の表示装置。

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