JPH09251154A - 表示装置および表示装置の操作方法 - Google Patents
表示装置および表示装置の操作方法Info
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Abstract
低減、あるいは打ち消すことができる表示装置を提供す
る。 【解決手段】 表示装置がそれぞれ第1および第2の光
学状態を有する複数の画素を備えている。第1の期間に
おいては該画素を該第1の光学状態から中間光学状態に
切換え、該第1の期間に連続する第2の期間においては
該画素を該第2の光学状態から該中間光学状態に切換え
ることによって、該画素のそれぞれを選択的に該中間光
学状態に切換える制御部をさらに備えている。
Description
(LCD)等の表示装置およびそのような表示装置の操
作方法に関する。
クス状の絵素(画素)を備えている。各画素はストロボ
電極とデータ電極との交差部分に配置される。このタイ
プの表示装置には強誘電性液晶(FLC)が利用でき
る。適切なデータ信号およびストロボ信号を印加するこ
とにより、それぞれ黒レベルおよび白レベルと呼ばれる
最小値および最大値の間の光透過率または光反射率を持
つ1つ以上の階調を表示することが可能である。(アナ
ログ手段による)階調を実現するこの技術を単独で、も
しくは空間的手法および/または時間的手法と組み合わ
せて用いて階調を得ることが可能である。従って、多数
の階調を得ることが可能であり、このタイプのパネルデ
ィスプレイをより有用なものにし、その用途を拡大す
る。
する際の困難点は、温度の変動、パネル厚(即ち、液晶
層の厚さ)および画素パターン(即ち、他の画素に印加
されたデータ信号に対する各画素の切換え感度のばらつ
き)に対して階調が敏感であることである。補償作用が
無い場合、温度の変動によって階調のレベルが変動し、
データ信号から期待されるレベルとは異なるものとな
る。表示パネル全体に影響を及ぼす大規模な温度変動を
補償する技術は公知であるが、階調は温度の変化に対し
て非常に敏感であり、表示エリア上の小さな温度変動で
も階調は実質的に影響を受け得る。同様に、製造誤差等
に起因するパネル内の小規模な液晶層の厚さの比較的小
さなばらつきによって階調が実質的に影響を受ける場合
がある。従って、このような影響は、信頼性良くアドレ
スできる階調の数を制限し、この表示装置による表示画
質に悪影響を及ぼす。
9号は、画素化タイプの強誘電性液晶表示装置を開示し
ている。各画素は2つの副画素に物理的に分割されてい
る。2つの副画素の光学特性は単独に制御可能である。
ある画素を所望の階調に切換えるには、一方の副画素を
一旦白にブランクして、白状態から所望の階調を実現す
るべく切換えを行う。他方の副画素についても同様に、
一旦黒にブランクしてから所望の階調を実現するべく切
換えを行う。しかし、温度変動および強誘電性液晶の厚
さの違いの影響によって、光透過率とスイッチング波形
とを関係づける関数にシフトが生じる。両方の副画素が
同様の影響を受けるが、これらの副画素は所望の階調へ
切換えられる前に互いに反対の状態へとブランクされる
ため、このような変動の影響は少なくとも部分的に打ち
消され、画素全体で知覚される階調の(温度や強誘電性
液晶の厚さ等の)変動に対する依存性は実質的に小さく
なる。具体的には、一方の副画素によって実現される階
調を期待される階調よりも暗くする影響は、他方の副画
素を期待される階調よりも明るくする。
よび強誘電性液晶の厚さのばらつきを補償することが可
能であるが、副画素全てにアドレスするためには、その
分多くの電極が必要となる。このために、このような表
示装置によって実現できる空間解像度は制限される。な
ぜなら、副画素を形成するために、実現可能な空間解像
度の一部を犠牲にしなければならないからである。ま
た、あるサイズの画素マトリクスに副画素を設けるため
には、ロウ電極またはカラム電極の数を2倍にしなけれ
ばならないため、その分多くのドライバおよび接続が必
要となる。
ものであり、階調表示に対する温度および厚さ等の影響
を低減、あるいは打ち消すことができる表示装置を提供
することを目的とする。
れぞれ第1および第2の光学状態を有する複数の画素を
備え、第1の期間においては該画素を該第1の光学状態
から中間光学状態に切換え、該第1の期間に連続する第
2の期間においては該画素を該第2の光学状態から該中
間光学状態に切換えることによって、該画素のそれぞれ
を選択的に該中間光学状態に切換える制御部を備えてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
状態、および前記中間状態はそれぞれ黒状態、白状態お
よびグレー状態である。
プレイ画素を含む。
2の期間は連続するフレームリフレッシュ期間を含む。
され、前記制御部は各ロウの該画素を全て同時にリフレ
ッシュするように配列される。
素を有し、第1の期間においては該画素を第1の光学状
態から中間光学状態に切換え、該第1の期間に連続する
第2の期間においては該画素を第2の光学状態から該中
間光学状態に切換えることによって、該画素のそれぞれ
を選択的に該中間光学状態に切換え、そのことにより上
記目的が達成される。
の光学状態を有する複数の画素を備え、第1の期間にお
いては該画素を該第1の光学状態から中間光学状態に切
換え、該第1の期間に連続する第2の期間においては該
画素を該第2の光学状態から該中間光学状態に切換える
ことによって、該画素のそれぞれを選択的に該中間光学
状態に切換える制御部を備えた、表示装置が得られる。
の奇数フレームおよび偶数フレームであり得る。従っ
て、各画素は第1の期間は第1の副画素として動作し、
第2の期間は第2の副画素として動作する。各画素によ
って表示される階調は、これらの副画素の階調の平均と
して知覚される。副画素を反対の状態へとスイッチング
することによって、温度および厚さの影響を低減あるい
は打ち消すことができる。具体的には、あるフレームで
は選択された階調(の輝度)を増大させ、次のフレーム
ではそれを低下させるような影響を少なくとも部分的に
補償することができる。従って、知覚される画素階調へ
の影響を実質的に低減する、あるいは排除する(即ち、
知覚不可能にする)ことも可能である。表示装置の全空
間解像度を使った画像表示が、電極および電極ドライバ
の数を増やすことなく実現できる。
び中間状態はそれぞれ黒状態、白状態およびグレー状態
である。それぞれ最小および最大光透過率に対応する黒
状態および白状態は、アドレスが容易であり且つ安定し
た状態を提供し、その状態から画素を所望の階調に切換
えられる。
他のタイプの表示装置も使用できる。
するフレームリフレッシュ期間を含む。
部は各ロウの画素を全て同時にリフレッシュするように
配列される。
有し、第1の期間においては該画素を第1の光学状態か
ら中間光学状態に切換え、該第1の期間に連続する第2
の期間においては該画素を第2の光学状態から該中間光
学状態に切換えることによって、該画素のそれぞれを選
択的に該中間光学状態に切換える、表示装置の操作方法
が得られる。
スできるので、より多くの階調をアドレスすることが可
能となる。従って、表示装置の階調能力が向上する。こ
のようなアナログ技術を空間的および時間的ディザー技
術と組み合わせれば多数の階調が得られ、LCD等の表
示装置をより有用なものにし、その用途を拡大する。
明の実施例を説明する。
を備えたLCDの一部を示す。これらの画素は、n個の
データ電極(またはカラム電極)11、12、...1n
とm個のストロボ電極(またはロウ電極)21、
22、...2mとの交差部分に形成される。データ電極
11、12、...1nはデータ信号生成器4に接続さ
れ、そこからデータ信号D1、D2、...Dnを受け取
る。一方、ストロボ電極21、22、...2mはストロ
ボ信号生成器5に接続され、そこからストロボ信号
S1、S2、...Smを受け取る。データ信号生成器4
およびストロボ信号生成器5はディスプレイ入力6に接
続される。ディスプレイ入力6は、画像データをデータ
信号生成器4に、そしてクロック信号をデータ信号生成
器4およびストロボ信号生成器5に供給する。
ストロボ電極21、22、23、...2mとの間に配され
配向層を有する液晶層をさらに備えている。偏光板およ
びその他の素子も設けられるが、明瞭さのために図1に
はこれらの部材を示さない。図1に示される表示装置に
おける液晶は強誘電性液晶である。
mの形状、タイミングおよび極性を示す。表示データは
フレームに配列され、各フレームは表示装置の画素7を
全てリフレッシュするためのデータを含んでいる。デー
タのフレッシュフレームは連続的に表示装置に供給され
る。各フレームにおいて、先頭ストロボ電極21に関連
付けられた画素から始まって最終ストロボ電極2mに関
連付けられた画素まで、1ロウずつ、画素を新しい表示
データでリフレッシュする。
のフレームで表示装置の画素7をリフレッシュするため
に、時間T11においてストロボ信号S1がストロボ電極
21に供給される。ストロボ信号S1は、負のブランクパ
ルス8を含んでおり、正のストロボパルス9がそれに続
く。負のブランクパルス8は、電極21によってアドレ
スされる画素を全て黒レベルに切換える。これと同時に
データ信号生成器4は、データ信号D1、D2、...D
nをそれぞれ同時にデータ電極11、12、...1nに、
ストロボパルス9に同期させて供給する。このようにし
て、ストロボ電極21によってアドレスされる画素のロ
ウに表示データのロウが入力される。以下にデータ信号
について詳細に説明する。
れると、ストロボ信号S1が終了し、時間T12におい
て、ストロボ信号S2がストロボ電極22の第2のロウに
印加される。ストロボ信号S2の形状はストロボ信号S1
と同じであり、画素のロウが黒にブランクされた後、表
示データが同時に、且つストロボパルスに同期して画素
に入力される。
が印加されるまで、残りのストロボ信号がストロボ電極
に順次印加される。その後、時間T21において、次の
フレームの表示データによる表示装置のリフレッシュが
開始される。ストロボ信号S1がストロボ電極21に再び
印加される。しかし、第2フレームにおいては、ストロ
ボ信号が反転しており、各ストロボ信号は、正のブラン
クパルス10を含み、負のストロボパルス11がそれに
続く。従って、各ラインアドレス時間の始めに、アドレ
スされている画素のロウが先ず白状態にブランクされ、
その後、ストロボパルスおよびデータ信号によって画素
の光学状態が所望のグレーレベルに切換えられる。
等の影響を補償するために、各奇数フレームにて供給さ
れた画像データが次の偶数フレームでも繰り返される。
従って、表示装置の各画素7は、連続する奇数・偶数フ
レームにおいて、画素を同じ階調に制御するように意図
されたストロボ信号およびデータ信号を受け取る。但
し、奇数フレームでは画素の光学状態が黒状態から所望
の階調へと切換えられるが、それに続く偶数フレームで
は画素が白状態から所望の階調へと切換えられる。従っ
て、各画素が各奇数フレームにおいては第1の副画素で
あり、それに続く偶数フレームにおいては第2の副画素
であると見なすことができる。なぜなら、画素は、両フ
レームにおいて同じ画像データ(即ち、同じ階調)を表
示するように意図されているからである。
に用いることが可能なデータ波形の例を示す。ラベル
「PPIデータ」の下に記された波形は、画素パターン
に起因する階調の変動を低減するために用いることがで
きる画素パターン独立(pixelpattern independent)デ
ータパルスである。このタイプのパルスは欧州特許第07
10945号に開示されている。隣の欄には、P.W.H.Surguy
らのFerroelectrics、122、63、1991年に開示されるよ
うな、JOERS/Alveyとして知られるタイプのデータ波形
を示す。階調アドレッシングを実現するために、例え
ば、これらの波形の位相がずれていても良い。しかし、
J.R.Hughes、E.P.Raynes、Liquid Crystals、13、S97、
1993年に開示されるMalvernセット(Malvern set)等の
他の適切なデータ波形を用いることも可能である。
ボパルス11と組み合わされると、画素7の状態を白か
ら黒に切換えるが、「ノーマル」ストロボパルス9と組
み合わされると画素7に対して非切換えパルスとなり、
画素7は黒状態を保持する。Bの列にあるパルスは、ス
トロボパルス9と組み合わされると画素を黒状態から白
状態に切換えるが、ストロボパルス11と組み合わされ
ると画素を切換えないため、画素は白状態を保持する。
Cの列にあるパルスは中間パルスであり、ストロボパル
ス9および11と組み合わされると画素を黒状態および
白状態から中間階調状態(intermediate grey state)に
切換える。この中間階調状態は、温度変動およびセル厚
のばらつきの影響が無い場合には透過率が同じになるよ
うに意図されている。
よび中間階調をアドレスするある範囲のデータパルスに
対する画素7の光透過率を示している。図3のA列、B
列およびC列に示されるデータ波形がX軸上に記されて
いる。好ましくは、グラフ12およびグラフ13のそれ
ぞれの曲線の傾きが可能な限り同じになるように、画素
7の駆動点が選択される。例えば図3のC列に示される
ような中間データ波形の連続的な範囲を用いて、階調の
連続的な範囲を選択することが可能である。グラフ12
およびグラフ13の曲線をできるだけ同じにすれば、中
間データ波形によって、類似あるいは実質的に同一の階
調が画素7において選択される。連続する奇数・偶数フ
レームで画素7によって生成される階調が観測者の目に
よって一体化されるような速度でフレームが繰り返され
る。従って、個々のフレームにおける各画素の階調の平
均値がその階調となる。
響を示す。具体的には、グラフ14は奇数フレームにお
ける温度上昇が画素に及ぼす影響を示し、グラフ15は
偶数フレームにおける温度上昇が画素に及ぼす影響を示
す。図3のC列のデータ波形を用いて中間(50%)階
調を選択する場合、温度の上昇によって曲線が左にシフ
トし、これにより、実際にデータ波形Cによって選択さ
れた、奇数フレームにおける画素の階調は、所望の50
%階調よりも高輝度になる。偶数フレームにおける画素
については、グラフ15の曲線は温度の上昇によって右
に移動するため、データ波形Cによって所望の50%階
調よりも低輝度の階調が選択される。連続する偶数・奇
数フレームにおいて実際に選択される階調は観測者の目
によって一体化されるため、知覚される画素7の階調は
所望の50%階調にほぼ等しくなる。
よび図5に示される透過率曲線がほぼ水平であるので、
黒レベルおよび白レベルは温度の変動による影響を実質
的に受けない。透過率曲線の傾きが奇数・偶数フレーム
について同じである場合、温度が変化しても選択される
平均階調は実質的に一定である。
I)データ波形を用いる場合、必要となるデータタイプ
は1つだけであるため画素パターンが低減される。しか
し、一般に、「反転」画素パターン組はノーマル画素パ
ターン組よりも遅いため、連続するフレームにおいて持
続時間および振幅が同じであるストロボパルスを用いて
切換えが起こるように、ストロボ信号9および11の持
続時間あるいは電圧を調節しても良い。連続する奇数・
偶数フレームにおいて、ストロボ信号9および11の持
続時間または振幅は同じである必要はないが、データ信
号は同じである。
できる。例えば、ノーマルストロボ信号および反転スト
ロボ信号の時間的な長さが同じであっても良い。但し、
この場合、その時間的な長さはノーマルストロボが動作
し得る最高速度のものより長い。あるいは、ストロボパ
ルスをブランクパルスに近づけて、ノーマルストロボ信
号を反転ストロボ信号よりも遅くすることも可能であ
る。別の可能な方法として、反転ストロボ信号をノーマ
ルストロボに対して延長して、反転ストロボ信号の速度
を上げることもできる。
SCE8として知られているFLC材料を用いた実施例
の性能を示す。24℃、25℃、26℃(それぞれ黒三
角、黒四角、黒丸の点で図示)で測定を行って、図6の
グラフに示される曲線を得た。上側の曲線はノーマルス
トロボ信号9の奇数フレームに関し、下側の曲線は反転
ストロボ信号11の偶数フレームに関する。ノーマルス
トロボ信号9のストロボパルスの振幅は44ボルトであ
り、2タイムスロット分延長され、一方、反転ストロボ
信号11のストロボパルスの振幅は43.4ボルトであ
り、4スロット分延長され、25マイクロ秒の一定のス
ロット時間を保持した。これらの曲線は、階調の温度に
対する感度が高いことを示している。
よび図3に示される「補償アドレス」技術の性能と、従
来の非補償タイプの表示装置を擬するようにいずれのフ
レームにおいてもノーマルストロボ波形8および9を供
給して動作させたものの性能とを、比較している。図7
に示すように、50%の階調を選択した時、24℃〜2
6℃の温度範囲において、補償表示装置の階調変動は、
僅か数パーセントであった。一方、同じ温度範囲におい
て、非補償表示装置の階調は約5%から約80%まで変
動した。データパルスは、振幅8ボルト(RMS)のP
PIタイプのものであった。
表示装置の補償動作を様々な階調について示している。
黒レベルおよび白レベルは温度の影響をほとんど受けて
いない。25℃の「設定」温度から温度が遠ざかるにつ
れて、中間階調は幾分変動を示し、50%の階調に近づ
こうとしている。これは、温度が変化するにつれて、奇
数フレームにおいては各画素が白状態に近づこうとし、
偶数フレームにおいては各画素が黒状態に近づこうとす
るからである。しかし、中間階調の曲線が互いに交わっ
たり、重なったりはしていない。つまり、「画像反転」
の傾向はない。
するために他の公知の技術が用いられる。一方、上記の
技術を用いて温度に伴う階調のばらつきを補償すること
により、表示パネル上の小規模な温度変動が補償できる
ので、階調のばらつきが低減される。
数フレームおよび偶数フレームで互いに反対の方向に透
過率曲線をシフトさせる変動を補償できる。従って、セ
ル厚に起因する階調のばらつきおよびセル厚の変化を実
質的に低減できる。
示装置の2倍のフレームリフレッシュ速度で動作させる
必要があるものの、表示装置の全空間解像度が利用可能
であり、追加のドライバも全く必要としない。フリッカ
が見えるのを回避するのに十分なリフレッシュ速度であ
れば、連続するフレームにおける画素の階調は観測者の
目によって一体化され、平均階調が知覚される。
るために、好ましくは、Vminおよびτminの温度依存性
が低い材料を用いる。また、図4に示されるような透過
率曲線の傾きは、急過ぎてはいけない。適切な駆動点を
選択することにより、および/またはMalvernデータ波
形組のような高速アドレッシング技術を用いることによ
ってこの曲線の傾きは低減できる。あるいは、複数厚(m
ulti-thickness) 、くさび形セルまたはフリンジセル(f
ringe cell) を用いる等、表示装置のセル構成を選択し
て透過率曲線の傾きを低減することも可能であある。
信号生成器4およびストロボ信号生成器5によって生成
される実際の波形を示す。曲線40および曲線41はそ
れぞれノーマルストロボ波形および反転ストロボ波形を
示し、曲線42はPPIデータ波形を示す。副画素は、
幅100マイクロメータであり、10マイクロメータの
隙間で隔てられている。
この表示装置の動作を示す。測定された低輝度透過率レ
ベル(即ち、「黒」透過率レベル)は図10において4
3で示されており、測定された高輝度透過率レベル(即
ち、「白」透過率レベル)は図11において43’で示
されている。図12は、中間階調の一体化測定レベル4
4を示す。
り、それぞれ24℃および26℃での測定性能を示して
いる。図12および図14において透過率レベル44で
示されるように、画素の階調は温度に対して非常に小さ
な変動しか示さない。
示装置の実施例では、29.6ボルトの大きさの"Malver
n 2"タイプのノーマルストロボ波形、および41.2ボ
ルトの大きさのMalvern 2.5タイプの反転ストロボ波形
を用いた。そして振幅8ボルト(RMS)、タイムスロ
ット20マイクロ秒のPPIデータ波形を用いた。
の構成要素に対する、カラム電極11、12、...1n
およびロウ電極21、22、...2mの位置を示す。表
示装置は、ロウ電極と偏光板21との間に配置された下
側ガラス基板20を備えている。液晶材料22の層は上
部配向層23と下部配向層24との間に配置されてい
る。上部配向層23および下部配向層24は、カラム電
極とロウ電極との間に配置されている。上部ガラス基板
25は、カラム電極と偏光板26との間に配置されてい
る。画素が拡がっている方向(extent)は27で示されて
いる。
線のシフトを有する他のタイプの表示装置にもこれと同
じ技術が利用可能である。
第1の副画素として動作し、第2の期間は第2の副画素
として動作する。各画素によって表示される階調は、こ
れらの副画素の階調の平均として知覚される。副画素を
反対の状態にスイッチングすることによって、温度およ
び厚さの影響を低減あるいは打ち消すことができる。具
体的には、あるフレームでは選択された階調(の輝度)
を増大させ、次のフレームではそれを低下させるような
影響を少なくとも部分的に補償することができる。従っ
て、知覚される画素階調への影響を実質的に低減する、
あるいは排除する(即ち、知覚不可能にする)ことも可
能である。表示装置の全空間解像度を使った画像表示
が、電極および電極ドライバの数を増やすことなく実現
できる。
頼性良くアドレスできるので、より多くの階調をアドレ
スすることが可能となる。従って、表示装置の階調能力
が向上する。このようなアナログ技術を空間的および時
間的ディザー技術と組み合わせれば多数の階調が得ら
れ、LCD等の表示装置をより有用なものにし、その用
途を拡大する。
概略図である。
示す。
す。
を第1および第2の副画素について示すグラフである。
響を示している。
示装置の実施例における実際の測定値(measurement)を
示す。
表示装置の実施例および公知の非補償表示装置につい
て、50%階調における温度に対しての変動を示してい
る。
置の実施例における温度に対しての(光透過率)の変動
を数階調にわたって示している。
される波形を示す。
および測定光透過率を低輝度状態(即ち、低輝度レベ
ル)について示すグラフである。
の、図10のグラフに類似のグラフである。
図10および図11に示されるグラフに類似のグラフで
ある。
ラフに類似のグラフである。
ラフに類似のグラフである。
極) 21、22、...2m ストロボ電極(またはロウ電
極)の交差部分に形成され 4 データ信号生成器 D1、D2、...Dn データ信号 5 ストロボ信号生成器 S1、S2、...Sm ストロボ信号 6 ディスプレイ入力 9 「ノーマル」ストロボパルス 11 「反転」ストロボパルス
Claims (6)
- 【請求項1】 それぞれ第1および第2の光学状態を有
する複数の画素を備えた表示装置であって、 第1の期間においては該画素を該第1の光学状態から中
間光学状態に切換え、該第1の期間に連続する第2の期
間においては該画素を該第2の光学状態から該中間光学
状態に切換えることによって、該画素のそれぞれを選択
的に該中間光学状態に切換える制御部をさらに備えた表
示装置。 - 【請求項2】 前記第1の状態、前記第2の状態、およ
び前記中間状態はそれぞれ黒状態、白状態およびグレー
状態である、請求項1に記載の表示装置。 - 【請求項3】 前記画素は、液晶ディスプレイ画素を含
む、請求項1または2に記載の表示装置。 - 【請求項4】 前記第1の期間および前記第2の期間は
連続するフレームリフレッシュ期間を含む、前記請求項
のいずれかに記載の表示装置。 - 【請求項5】 前記画素はロウに配列され、前記制御部
は各ロウの該画素を全て同時にリフレッシュするように
配列される、前記請求項のいずれかに記載の表示装置。 - 【請求項6】 複数の画素を有する表示装置の操作方法
であって、 第1の期間においては該画素を第1の光学状態から中間
光学状態に切換え、該第1の期間に連続する第2の期間
においては該画素を第2の光学状態から該中間光学状態
に切換えることによって、該画素のそれぞれを選択的に
該中間光学状態に切換える工程を包含する、表示装置の
操作方法。
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