JPS6097392A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 段数を有する液晶表示装置の階調表示に関する。

現在実用化されているディスプレイ装置は、ブラウン管
（ＣＩｔＴ）、液晶（ＬＣＤ）、プラズマ（　１）　Ｉ
）　Ｐ　）　＋蛍光表示管（ＶＦＤ）、発光ダイオード
（１，１；０）−電界ルミネセンス（ＥＬ）等がある。

前記ディスプレイ装置のうちＣＲＴは、高速性一高精細
一フルカラー表示等で他のディスプレイ装置に比べて優
れているが、しかし、占有体積が大きく，高電圧を必要
とし、消費電力が大きいことなどから小型機器，携帯用
機器への適用には大ぎなネックになっており、さらに目
の疲労が問題になりつつある。

またＰＤＰ−　ＶＦＤ＝　ＬＥＤ、■シＬなどは，薄型
、大面積，低電圧、低消費電力，フルカラー化などのデ
ィスプレイ装置の実現には限界がある。

これに対しＬ　Ｃ　Ｄは，低電圧，低消費電力であり、
ＣＭＯＳ−ＩＣとの適合性もあり、薄型、大面積に適し
、フルカラー表示への可能性もある。

しかし従来の液晶を用いた階調表示は，液晶の印加電圧
に対する相対輝度の差を利用して行なわれており，表示
装置においては、一定の階調段数で表示されていた、だ
が、階調段数が一定の数よりも多くなると、液晶に入射
する光量により一中間調の区別がつきにくくなり一実際
の階調段数よりも目視上少なく見え６表示内容罠より一
見ずらくなってしまう。

本発明は一階調表示が可能な液晶表示装置において、階
調段数を可変にする機能をつけ、液晶表示装置の置かれ
ている環境及び表示内容に適した階調段数での表示が可
能となり一表示装置の表示品位向上ができろ液晶表示装
置を提供することを目的とするものである。なお階調段
数を可変にするためては、後述するように光量に応じて
可変にする機構を設ける。或は１階調段数を可変にする
スイッチを設けるものがある。

以下１図面に基づき本発明の詳細な説明する。

第１図（Ａｌは、従来技術による液晶マトリクス型表示
素子を表示面側から見た場合の電極配置例を示す平面図
、第１図（Ｂｌば、第１図（Ａ）の断面図である。第２
図は、階調表示の電圧波形を示すグラフである。ツイス
テノドネマチイノク壓の液晶表示素子の電気光学的応答
特性は主として素子に印加されろ実効電圧で定められる
。電気分解作用を避けろため、液晶の駆動は交流駆動で
行なわれろ。

史ニ通常のツィステッドネマチック型液晶表示素子は一
印加電圧に対して第３図に示すグラフの様な閾値及び飽
和特性を備えている。

第１図（Ａ）において、１０２は下側ガラス−１１１〜
１１４はその表面上に形成された透明な駆動電極である
。この部分は光学的な透明性が必要とされるので、酸化
錫（Ｓｎ（Ｊ２　）や酸化インジウム（Ｉｎす、）の如
き透明で導電性のある金属酸化物−或はポリアセチレン
（−ＣＩ−１）、−ポリチアジル（−８Ｎ）、の如き高
分子皮膜が適して（・る。導電性を良好にするために、
電極線の上又は下に併行してクロムやアルミニウム金属
の如く良導電体の数μＩｎの細線を連続線状もしくは複
数平行断続線状に形成する構造が好適である。

１０４は上側ガラスで一下側ガラスに対向する表面上に
同じ様に透明な電極が形成される。１２１〜１２７は、
透明なセグメント電極である。第１図（Ｂ）において１
０６・１０８は５１１０．、・ＰＩＱ・ＰＩＸ等の透明
絶縁膜で一液晶材料と駆動電極との直接接触を防ぎ、駆
動時の直流成分印加を防ぐ、又、駆動電極面の平坦化を
実現できる。

１０７・１０９は液晶配向膜で−ツィステッドネマチッ
ク型液晶表示素子では液晶分子が膜面に平行にかつ一方
向的に配向させられる、液晶配向膜１０７と１０９とは
配向の向きが直交関係になっており、液晶配向膜１０９
の配向方向と駆動電極１１１〜１１４一液晶配向膜１０
７の配向方向とセグメン）？Ｊ極１２１〜１２７とが平
行である。

なお複屈折利用のパネルでは、垂直配向と乎行配向等−
配向の向きの組合せは、種々ある。

１２０は液晶２１１０は封四部、１３１と１３２は直交
関係にある直線偏光板、１６４は白色反射板である。液
晶は一下側ガラス１０２附近で、駆動電極は１１１〜１
１４に平行の向きに配向し、上側ガラス１０４附近でセ
グメント電極１２１〜１２７に平行の向きに配向する。

階調表示の電圧波形の一例を示した第２図において、駆
動電極（水平電極）１１１〜１１４に印加される電圧波
形には２種類ある。波形（ａ）は選択すべき電極に印加
する電圧、また−波形（ｂ）は非選択電極に印加する電
圧波形である。多数のセグメント電極（垂直電極）１２
１〜１２７には−それぞれに対応する画素の階調（ａ淡
）に応じた色々な波形の電圧が並列的に印加される。波
形（Ｃ）及び（Ｃ）は２階調がパルス「１〕を変えるこ
とにより変えられることを示したものである。

（Ｃ）はパルス巾１３が最も広くデ・−−ティが犬で１
゜か最もデユーティ小の場合を示しこの間は連続的に変
化ずろ、、（ａ）〜（Ｃ）の波形かられかるように、階
調は電圧波形の一部分のパルス持続幅を変える事により
制御できる。

つまり一液晶表示素子の電気光学的応答性は一印加され
る実効電圧で決まリーパルス持続幅を変える事により一
液晶表示素子に印加される実効電圧を変えろ事ができる
。実効電圧を変える事は、第３図の■１〜ｖ２間の電圧
を変えている事に相当し、液晶の光吸収がＢ、〜］３２
だけ変わるため。

液晶表示の濃淡（階調）がだせる。■、〜Ｖ２間の電圧
の区分の仕方つまり５段数の取り方により。

階調段数が設定できる。

従来の階調表示可能な液晶表示装置−例えばＴ　Ｖのよ
うに中間調を表示する液晶表示装置は、目的に合った階
調段数が設定されており一目的が変った場合−階調段数
を目的に応じて変える事はできなかった。従来は一階調
表示可能な液晶表示装置では一目的に応じたある一定の
階調段数で表示していた。

つまり、階調段数をできるだけ多くする表示、例えばＩ
’　Ｖの様な場合、階調段数は、液晶の光学的特性が優
れ一般定光量が入射した際−階調間のコントラスト そのため入射光量が変化すると，階調表示している液晶
表示装置では、設定の階調間のコントラスト比が取れな
（なり一階調間の区別がつきにくくなる。中間調での表
示が多い場合、全体的にコントラスト比がなく一見映え
をそこなってしまう。

これに対し階調表示が可能な液晶表示装置に本発明を利
用し、階調段数を可変にする事により一入射光風に応じ
た、最適な階調段数による表示を可能にし，液晶表示装
置の置がｈている環境に促した表示ができる。

又、Ｔ　Ｖの映像、ゲーム、文字等を表示する場合−各
表示内容により最適な階調段数があり一一定の階調段数
により各内容を表示すると一所定のコントラスト比が得
られなかったり見映えを悪くし、表示品位をおとす。そ
こで、表示内容により階調段数を可変にすると〜各階調
表示間のコントラスト比が可変になり、表示内容に促し
た表示が可能になる□ 次に一階調段数を可変にする実施例を示す。第４図は一
階調表示が可能な液晶表示装置をテレビに利用した場合
の従来技術によるブロック線図を示して（・る。アンテ
ナ１より受信された１’　Ｖ信号はーチ，−すと映像１
　１”増幅回路２て選局及び増幅される。次にこの信号
は２つに分けられ、一方は音声増幅回路６に一側方は映
像増幅回路５に送られる。水平及び垂直同期信号は映像
信号より分離されーそれぞれ水平同期回路６及び垂直同
期回路７に加えられる。

また連続的なアナログ映像信号はーＡ　／　Ｉ）変換回
路８中でサンプリングされ−　４ビットのデジタル信号
に変換される。これは、１６段階の階調を制御するデジ
タル映像信号を作るためである。

Ａｌ１）変換回路８の出力信号は５ラインメモリー１２
にメモリーの内容が全部書き替えられるまで送り続けら
れる。ラインメモリー１２は、１６０段の４ビツトのユ
ニットメモリーよりなるシフトンジスタで構成されてい
る。ラインメモリー１２に蓄えられた信号は、次にアナ
ログマルチプレクサ１１中のそれぞれに対応するランチ
回路に加えられる。マルチプレクサ１１は，独立した１
６０個のラッチ回路とーそれぞれ１６個のゲートを持っ
た１６０個のユニット回路によって構成されている。階
調発生回路９よりは，１６種類のパルス持続幅を持った
パルス列が連続的にすべての上述のゲートに並列的に加
えられている。

したがって、ラッチ回路の出力信号によってマルチプレ
レザ１１０階調選択ゲートのどれかが選択され一階調発
生回路９の出力信号線のい１゛れかとセル上の一本の垂
直電極の間が持続される。これによって、パネル上の各
画素の濃淡が決められ一１６階調の表示がｉ」能となる
。また１０は操作駆動回路、１４は液晶パネルである。

第４図で階調段数を可変にするには、５の映像増幅回路
からの出力信号を変化させるかーＡ／Ｄ変換回路８の出
力信号を変化させるか、階調発生回路９の出力信号を変
化させればよい。

第５図は，第４図のＡ／Ｄ変換回路８に於ける出力信号
を変え、階調段数を可変にする場合の一本発明の詳細な
説明するだめの基本的な回路図である。連続的なアナロ
グ映像信号がＡ　／　Ｉ）変換回路８中で゛サンプリン
グされ，８ビツトのデジタル信号に変換されーこの信号
は、３２段階の階調を制御するためのデジタル映像信号
であるから一第５図の如（、Ａ／Ｉ）変換部の各ビット
の出力信号を階調段数に応じて一ＡＤＤ出力信号部及び
グランドへ接続すればよい。第５図において−　１５は
ーＡ　／　ｌ）変換部へ連続的なアナログ信号を人力す
る部分であり、１６は、Ａ／Ｄ変換部、１７は８ビツト
出力部、１８は４ビツト出力部，１９は２ビツト出力部
、２０は−　０ビツト出力部である。

２１は一出力信号をグランド或はーラインメモリ−にわ
りふるスイッチであり−２２は、ラインメモリーへのＡ
／Ｄ出力信号部であり、２２は、グランドレベルである
。

第６図は、Ａ／Ｄ変換回路における出力信号を外部スイ
ッチにより変えて一階調段数を可変にする本発明の一実
施例の回路図である。Ａ　／　Ｉ）変換部２４の各ビッ
ト出力ごとにスイッチをもうけ一各出力を階調発生回路
に入力させるか、ノ・イ又はローにして１階調発生回路
に入力させな（・かを外部スイッチで制御する場合の例
を示したものである。第６図において、２４は−Ａ／ｌ
）変換回路、２５は、デジタル信号の１６ビノト（最上
位ビット）出力部、２６は、デジタル信号の８ビツト出
力部、２７は、デジタル信号の４ビツト出力部−２８は
、デジタル信号の２ビツト出力部である。

各ビット数が階調段数に対向している２１３０−６１．
６２は、各ビット出力信号を、ローレベル（グランドレ
ベル）か、階調発生回路の−・づれかに接続するだめの
スイッチである。外部スイッチにより、制御できる様に
なっている。６６が、外部スイッチである。６４は、Ａ
　／　Ｉ）変換回路及び階調段数を可変にする部分であ
る。６５は、デジタル出力信号−３６は、階調発生回路
、６７は。

パルス幅変調された各濃淡に対応する出力信号である。

第７図は、第６図の外部スイッチ部を光電変換素子及び
制御系に変えたものて、Ａ／Ｄ変換回路における出力信
号を光電変換素子及び制御系により変えて、階調段数を
光量に応じて可変にする場合の本発明の他の実施例の回
路図である。第７図にお（・で、２４〜６２及び３１３
５は一第６図の部分と同一なので説明は省略する。６８
は、光を電流或は−電圧に変換する部分であり−３９は
、電流或は、電圧に応じて、スイッチを制御するための
；［す御回路部であり、４０は−スイッチ群を表わして
いる。

以上のべた第６図、第７図の実施例の構成によれば１階
調段数が可変となり一液晶表示装置の置かれている環境
及び表示内容に適した階調段数での表示が可能となり１
表示装置の表示品位を向上することができる。なお第５
図から第７図においてはＡ／Ｄ変換回路における出力信
号を変える場合についてのべたが、映像増幅回路または
階調発生回路における出力信号を変化させる場合も同様
なので説明を省略する。

以上の如（本発明は１階調表示が可能な液晶表示装置に
おし・て１階調段数を可変にする事ができるので、液晶
表示装置の置かれている環境及び表示内容に適した表示
ができ一表示装置の表示品質を向上させ見映えの良い表
示ができるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図（〜は液晶マトリクス型表示素子を表示面側から
見た従来技術による表示装置の平面図、第１図（Ｂｌは
第１図（Ａ）の断面図であり、第２図は階調表示の電圧
波形を示すグラフ、第３図は液晶の印加電圧に対する閾
値及び飽和特性を示すグラフ、第４図は従来技術による
液晶テレビのブロック回路図−第５図は階調段数を可変
にする場合の本発明の詳細な説明するための基本的な回
路図で一第６図は階調段数を外部スイッチによりＥＴＩ
変にする本発明の一実施例の回路図、第７図は光量に応
じて階調段数を可変にする本発明の他の実施例の回路図
である。 ５・・・・・・映像増幅回路、８・・・・・Ａ　／　Ｄ
変換回路、９・・・・・・階調発生回路、 １６．２４・・・・・・Ａ／Ｄ変換部、２５−２６．２
７．２８・・・・・・デジタル信号出力部− ２９，３０，３１３２・・・・・・スイッチ、６６・・
・・・外部スイッチ、６８・・・・・・光電変換部−６
９・・・・・・制御部−４０・・・・・スイッチ群。 第１図 （Ａ） ＣＢ） 第２図 （Ｃ） （ｃ’）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　階調表示が可能な液晶表示装置において、階調
   段数を可変にする機能を有する液晶表示装置。
2. （２）階調段数を光量に応じて可変にする機能を有する
   事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶表示装
   置。
3. （３）階調段数を可変にするスイッチを表示装置外部に
   備えている事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   液晶表示装置。