CN101017637B - 显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明将一帧期间分为多个场期间，可以设定对应于场期间的多种灰度等级电压组，使灰度等级电压生成电路具有根据场期间生成不同种类的灰度等级电压组并输出的功能。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及液晶显示装置、有机电致发光(Electro Luminescence，缩写为EL)显示器和硅上液晶(Liquid Crystal On Silicon，缩写为LCOS)显示器这种保持型显示装置，尤其涉及适于动态图像的显示的显示装置。

背景技术

在特别以动态图像显示的观点来分类显示器的情况下，大致分为脉冲响应型显示器和保持响应型显示器两大类。所谓脉冲响应型显示器是指如显像管的余光特性那样，亮度响应在扫描之后降低的类型，所谓保持型显示器是指如液晶显示器那样，将基于显示数据的亮度持续保持到下一扫描之前的类型。

作为保持响应型显示器的特征，在静止图像的情况下可以得到没有偏差的良好的显示质量，但是在动态图像的情况下，有移动物体的周围看上去很模糊，产生所谓的动态图像模糊，显示质量显著降低的问题。该动态图像模糊的发生原因是视线在随物体的移动而移动时，观察者对亮度被保持的显示图像内插移动前后的显示图像的所谓视网膜余像而引起的，所以不管怎么提高显示器的响应速度，也不能完全消除动态图像模糊。为了解决该问题，通过以更短的频率来更新显示图像，或通过黑色画面等的插入来暂时消除视网膜余像，来接近脉冲响应型显示器的方法较有效。

另一方面，作为要求动态图像的显示器，具代表性的为电视接收机，是标准化为其扫描频率在例如NTSC信号下为60Hz的隔行扫描，在PAL信号下为50Hz的逐行扫描的信号，在根据该频率来生成的显示图像的帧频为60Hz到50Hz的情况下，由于频率不高，所以产生了动态图像模糊。

作为改善该动态图像模糊的手段，作为以比上述更短的频率来更新图像的技术，美国专利公开号2004/101058(特开2005-6275号公报)的公报记载了在提高扫描频率的同时，根据帧间的显示数据来生成内插帧的显示数据，由此来提高图像的更新速度的方法(下面简写为内插帧生成方法)。

作为插入黑帧(黑色图像)的技术，美国专利申请号7027018(特开2003-280599号公报)记载了在显示数据之间插入黑显示数据的技术(下面，简称为黑显示数据插入方式)。同样，在美国专利公开号2002/067332(特开2003-50569号公报)记载了重复进行背景光的点亮和熄灭的技术(下面，简称为闪烁背景光方式)。

所述黑显示数据插入方式是作为用于改善动态图像模糊的方式较好的方式，但是由于插入黑显示数据，有画面整体的亮度降低的问题。为了改善该问题，特开2003-315765号公报记载了在亮度高的图像时，不进行黑显示数据的插入，而仅在亮度低的图像上进行黑显示数据的插入的方法。同样，美国专利公开号2004/155847(特开2004-240317号公报)记载了如下的方式：将一个帧期间分为两个场期间，并象素数据的值乘以2倍，在2个场期间中，在第一场期间写入所述两倍的象素数据，仅在2倍的象素数据超过可显示范围的情况下，在第二场写入剩余的象素数据。

通过使用上述技术，可以改善动态图像模糊，但是已知随之含有下面的问题。

对于内插帧生成方法，由于生成了本来不存在的显示数据，所以若生成更准确的数据，则电路规模增大，相反若抑制电路规模，则产生内插生成错误，有在显示质量方面显著降低的危险。

另一方面，在插入黑帧的方法中，原理上不产生内插生成错误，或在电路规模方面比内插帧生成方法有利。但是，黑显示数据插入方式和闪烁背景光方式任何一个中所有灰度等级的显示亮度都降低了黑帧的量。为了补偿该亮度降低量，对于黑显示数据插入方式若提高背景光的亮度，则引起耗电量增加该量，同时作为发热对策需要花费很大的精力。进一步，通过增大黑显示的光漏的绝对值引起了对比度的降低。另一方面，在闪烁背景光方式中，从非点亮状态进入到点亮状态需要大的电流，或产生因荧光材料的不同可见光的响应速度因每一个波长而不同形成的着色问题。

另外，对于仅在低亮度的图像中插入黑色的方式，有在低亮度图像中对比度极端降低，或在插入黑色、不插入黑色的亮度的边界中，亮度急剧降低的不自然等问题。

另外，在将一帧分为两个场期间，写入2倍后的象素数据的方式中，因液晶的特性等，有不见得必然得到对应于所提供的象素数据目视亮度的问题，若在该公知例的方式中考虑液晶的特性，则结果，需要生成高亮度帧、低亮度帧两者的数据，有数据生成电路规模变大的问题。近年来便携电话、便携游戏机等小型的液晶显示装置中，处理动态图像的需要增加，同时，为装载小型的液晶驱动器，有该数据生成所需的电路规模过大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种抑制了亮度的降低和对比度的降低、发光所需的功率的增加，且以小电路规模来降低动态图像模糊的显示装置。

本发明可以在电压生成电路上设定多种灰度等级电压，通过将一个帧分割为多个场，每一场切换使用多种灰度等级电压，从而虚拟显示外部系统要求的灰度等级。这里，多种灰度等级电压中，至少一种相对于不切换使用的灰度等级电压，为提供高亮度的灰度等级电压；至少另一种相对于不切换使用的情况下的灰度等级电压，为提供低亮度的灰度等级电压。

本发明进一步可在电压生成电路上设定每一场不同的灰度等级电压，通过每一帧切换使用该不同的灰度等级电压，而虚拟显示外部系统要求的灰度等级。这里，不同的灰度等级电压中，一种相对于不切换使用的情况下的灰度等级电压，为提供高亮度的灰度等级电压；另一种相对于不切换使用的情况下的灰度等级电压，为提供低亮度的灰度等级电压。设提供供给高亮度的灰度等级电压的亮度和不切换使用的情况下的该显示装置提供的亮度之的差与供给低亮度的灰度等级电压提供的亮度和不切换使用的情况下的该显示装置提供的亮度之差相等。

根据本发明，通过对应于一帧期间内的场期间，电压生成电路生成不同的灰度等级电压，对应于场期间，切换使用该不同的灰度等级电压，由此可以在一帧期间内切换显示高亮度显示和低亮度显示，所以可以抑制亮度的降低和对比度的降低，同时，可以降低动态图像模糊。

另外，根据本发明，由于可以仅通过切换使用电压生成电路来实现，所以可以减小电路规模。

附图说明

图1是表示第一、第二实施方式中的液晶显示装置的结构的图；

图2是说明本发明的基本概念的图；

图3是表示第一实施方式中的灰度等级数据和灰度等级电压、灰度等级数据和灰度等级亮度的关系的图；

图4是表示第一实施方式中的液晶驱动波形的图；

图5是表示显示存储器的数据存储方法的一例的图；

图6是表示第二实施方式中的液晶驱动波形的图；

图7是表示第二实施方式中的灰度等级数据和灰度等级电压、灰度等级数据和灰度等级亮度的关系的图；

图8是表示第二实施方式中的动作概念图的图；

图9是说明在液晶的电压亮度特性中，上升沿波形和下降沿波形的特性有大的差时的灰度等级电压设定方法的图；

图10是表示本发明的概念的图；

图11是说明在液晶的电压亮度特性中，上升沿波形和下降沿波形的特性有大的差时的灰度等级电压设定方法的图；

图12是第一、第二实施方式中的液晶显示装置的定时生成电路的结构。

具体实施方式

下面，在本说明书中，将从外部系统输入的一个画面的期间定义为一帧期间，将对显示面板选择所有的扫描行的期间定义为一场期间。因此，在一般的显示装置中，一帧期间与一场期间相等。

显示装置中，将显示数据以一定的状态重复扫描得到的亮度作为静止亮度，将一场期间中的平均亮度作为动态亮度，将观察者识别的亮度作为目视亮度。因此，在一般的保持型显示装置中，在显示数据不变化的情况下，静止亮度、动态亮度与目视亮度大致相等。

本发明中，对从外部系统输入的一帧期间分配多个场期间(例如，2场期间，3场期间)，并且，将从外部系统输入的显示数据转换为每一个场不同的电压值。这时的结果，每一个场动态亮度为不同的值。提供给每一个场的电压值使得目视亮度与多个场期间中的动态亮度的平均值大致一致。最好对一帧期间等分各个场期间，但是也可不等分。

向上述电压值的变换如下进行：将一个场的动态亮度与另一个场的动态亮度进行比较，使得在所有灰度等级中高或相等。下面，在这样变换的情况下，将与另一个相比亮度高的场称作亮场，亮度低的场称作暗场。在低亮度区域中，最好将暗场的亮度作为最低亮度，将亮场的亮度作为中间亮度。即，依赖于亮场的亮度的大小，目视亮度变化。另一方面，在高亮度区域中，最好将亮场的亮度作为最高亮度，将暗场的亮度作为中间亮度。即，目视亮度依赖于暗场的亮度的大小而变化。

图10是表示了本发明的概念的图。将从外部系统输入的一帧的显示数据存储在液晶驱动器1001内的显示RAM1006中。显示RAM1006中存储的一帧数据通过倍速电路1007，以2倍的速度2次读出。设定参数电路1005可以保存亮场用和暗场用的两种γ曲线设定用设定参数，在γ调整电路1002中，使用亮场用参数来将2次读出中的一次转换为灰度等级电压，并输出到液晶面板上。另一次使用暗场用参数来转换为灰度等级电压，而输出到液晶面板1003上。通过这样动作，可以以小的电路规模，来改善动态图像模糊。

在第一场期间提供的灰度等级电压被设定为比提供所有显示数据中显示数据所表示的应显示的动态亮度的灰度等级电压高，在第二场期间提供的灰度等级电压设定为比提供所有显示数据中显示数据表示的应显示的动态亮度的灰度等级电压低。相反，也可以是在第一场期间提供的灰度等级电压设定为比提供所有显示数据中显示数据表示的应显示的动态亮度的灰度等级电压低，第二场期间提供的灰度等级电压设定为比提供所有显示数据中显示数据表示的应显示的动态亮度的电压值高。

由在第一场期间提供的灰度等级电压得到的动态亮度和显示数据表示的应显示的亮度的差，最好与由在第二场期间提供的灰度等级电压得到的动态亮度和显示数据表示的应显示的亮度之差相等。在从黑显示切换到白显示时，从相当于黑显示的亮度达到相当于白显示的亮度的时间，比在从白显示切换到黑显示时，从相当于白显示的亮度达到相当于黑显示的亮度的时间长；在比场期间时间长的情况下，由提供低亮度场期间的灰度等级电压得到的动态亮度和显示数据表示的应显示的亮度之差，比由提供高亮度的场期间的灰度等级电压得到的动态亮度和显示数据表示的应显示的亮度之差大。相反，将各象素从白显示切换到黑显示时，从相当于白显示的亮度达到相当于黑显示的亮度的时间，比从黑显示切换到白显示时，从相当于黑显示的亮度达到相当于白显示的亮度的时间长；在比各场期间长的情况下，由提供低亮度的场期间的灰度等级电压得到的动态亮度和显示数据表示的应显示的亮度之差，也可以比由提供高亮度的场期间的灰度等级电压得到的动态亮度和显示数据表示的应显示的亮度之差大。

下面，说明作为本发明的最佳实施方式之一的第一实施方式。

图1是第一实施方式的显示装置的框图。在图1中，100是显示装置，101是输出与表示灰度等级的显示数据对应的灰度等级电压的列驱动电路(数据驱动器)、117是液晶显示面板、114是例如按每一个水平期间来依次扫描液晶显示面板117的象素行的扫描驱动器。列驱动电路101中，102是经系统总线3从外部系统(CPU1和主存储器2)接收显示数据和控制信号(例如同步信号)、控制数据(例如γ值)的系统接口，103是设定控制数据的数据寄存器，107是生成定时信号(例如水平同步信号、垂直同步信号)的定时生成电路、104是控制向显示存储器106的写动作的存储器写控制电路、105是控制来自显示存储器106的读动作的存储器读控制电路，109是存储第一灰度等级电压变换值的第一灰度等级电压变换值存储器，110是存储第二灰度等级电压变换值的第二灰度等级电压变换值存储器，111是切换第一灰度等级电压变换值和第二灰度等级电压变换值的灰度等级电压切换电路，112是根据多个显示数据来生成多个电压的灰度等级电压生成电路、108是时间分割电路，113是从来自灰度等级电压生成电路112的多个电平的灰度等级电压中选择相当于显示数据的灰度等级电压并加以输出的列电压输出电路(数字/模拟变换电路)，119是可存储至少一帧(一个画面)的显示数据的显示存储器。

液晶显示面板117通过由列电压输出电路113驱动的列驱动线116和通过扫描驱动器114驱动的行驱动线115来进行驱动。另外，在液晶显示面板117中，122是象素部，例如是低温多晶硅TFT元件，形成在玻璃基板上。另外，象素部122驱动的显示元件例如是TN型的液晶，通过施加预定的电压电平，来进行多色显示。另外，输入到显示装置的显示数据是R(红)、G(绿)、B(蓝)各8比特的数字数据。其中，各色的比特数并不限于此。有时列驱动线也称作信号线，行驱动线也称作扫描线等，但是本实施方式中，使用列驱动、行驱动的术语。另外，系统接口102也可配置在列驱动电路101内部，也可配置在列驱动电路101外部。在灰度等级电压比相对电极的电压高的情况下，象素部122的极性为正极性，在灰度等级电压比相对电极的电压低的情况下，象素部122的极性为负极性。

接着，说明第一实施方式的显示装置的动作。

说明列驱动电路101的动作。从CPU1控制显示装置的动作的控制数据经系统总线3提供给列驱动电路101。控制数据包含与显示数据的显示位置、驱动行数和帧频等有关的数据。

系统接口102将上述控制数据写入到数据寄存器103内的由CPU1指定的地址。并且，将在数据寄存器103中存储的各种控制数据输出到各块中。例如，将显示数据输出到显示存储器106中，将显示位置数据输出到存储器写控制电路104中，将与驱动行数、帧频等有关的数据输出到定时生成电路107中。在显示存储器106仅是一帧的情况下，向显示存储器的写入定时与帧频同步进行。在有两帧以上的情况下，写入到奇数帧和偶数帧不同的地址。

存储器写控制电路104对显示位置数据进行解码，并选择与此相应的显示存储器106内的比特线和字线。与此同时，从数据寄存器103向显示存储器106输出显示数据，完成写入动作。

图12表示定时控制电路107的详细框图。定时控制电路107通过由内部时钟生成电路1201生成的具有(帧频×2×面板的行数)以上的频率的未图示的内部时钟来进行驱动，并根据从数据寄存器103提供的驱动数据，自己生成图4所示的定时信号群，输出到存储器写控制电路105、时分割电路108和列电压输出电路113中。

在本实施方式中，内部时钟是图4所示的行信号的波形，为(帧频×2×(面板的行数+α))的频率。这里，α是提供从最终行写入到最初行写入的时间(例如回归时间)的适当数，例如是16左右。行信号生成电路1202通过内部时钟来生成图4所示的行信号。本实施方式中，内部时钟直接为行信号。场信号生成电路由根据行信号来增加计数的计数器来构成。该计数器在计数值为(行数+α)时，输出场信号并返回“0”。结果，每(行数+α)行生成场信号。帧信号生成电路1205由根据场信号来增加计数的计数器来构成，在计数值为2时输出帧信号并返回“0”。其结果如图4所示，每两场生成帧信号。奇偶帧信号生成电路1207是根据帧信号来增加计数的1比特计数器，每次输入帧信号时，输出变化为“Hi”“Low”“Hi”“Low”。由此，生成图4所示的奇偶帧信号。γ设定值切换信号生成电路1206通过帧信号来进行设置，由根据场信号来增加计数的1比特计数器构成，输出一帧中第一场为“Hi”，第二场为“Low”的γ设定值切换信号。另外，交流化信号生成电路1203通过场信号来进行复位，由通过行信号来增加计数的1比特计数器来构成，生成为按每一行来切换电平“高”和“低”。交流化信号为该计数器的输出值和奇偶帧信号的异或输出。因此，如图4所示，在一帧期间中，生成为在同一行中交流化信号的极性相同，在下一帧中极性相反。例如，生成为在第一帧期间中，第一场期间和第二场期间第一行都是“高”，第二行是“低”，在第二帧期间中，第一场期间和第二场期间第一行都是“低”，第二行为“高”，在第三帧期间中，第一场期间和第二场期间中第一行都是“高”，第二行为“低”。γ设定值切换信号生成为按每一场以“高”和“低”来切换极性。

存储器读控制电路115对定时控制电路107输出的信号进行解码，来选择相应的显示存储器106内的字线。该动作例如从存储了例如画面的开头行的显示数据的字线依次每次选择一行，最终行后接着重新返回开头行来重复该动作。并且，与字线的选择动作同时从显示存储器106的数据线中依次统一输出一行的显示数据。这里，设字线的切换定时同步于从定时生成电路107提供的行信号，选择开头行的字线的定时与从定时生成电路107提供的场信号同步。在显示存储器有2帧以上的情况下，与帧信号同步来改变读出开头地址。

例如，如图5所示，存储器写控制电路从奇数帧开头地址开始向奇数帧终止地址写入奇数帧的显示数据。接着，与帧信号同步地从偶数帧开头地址向偶数帧终止地址上写入偶数帧的显示数据。在偶数帧的显示数据写入终止后，与帧信号同步地返回到奇数帧开头地址，从奇数帧的开头地址向奇数帧终止地址写入奇数帧的显示数据。

存储器读控制电路105在每一帧期间，从显示存储器中两次读出同一显示数据。即，存储器读控制电路105在接收帧信号后，在奇偶帧信号是“Hi”的情况下，从奇数帧开头地址取出一行的显示数据，而输出到列电压输出电路113中。同步于行信号，每次一行地依次读出显示数据。由于在读出到奇数帧终止地址的数据后，奇偶帧信号是“Hi”，所以同步于场信号返回到奇数帧开头地址，并再次将奇数帧的数据输出到列电压输出电路113。接着，若输入场信号、帧信号，奇偶帧信号变为“Low”，则移动到偶数帧开头地址上。进一步，同步于行信号，每次一行地取出显示数据。由于在读出到偶数帧终止地址的数据后，奇偶帧信号是“Low”，所以同步于场信号返回偶数帧开头地址，并再次将偶数帧的数据输出到列电压输出电路。接着，由于在读出到偶数帧终止地址的数据后，奇偶帧信号成为“Hi”，所以同步于场信号、帧信号，移动到奇数场开头地址。灰度等级电压生成电路112生成将显示数据变换为灰度等级电压时所需的多电平的灰度等级电压，并加以输出。例如，在显示数据是8比特的情况下，由于显示数据是256种，所以生成256个电平的灰度等级电压。灰度等级电压生成电路112中，利用电阻来分压例如来自电源电压(未图示)的基准电压，而生成V0到V255的256个电平的灰度等级电压。这里，V0是对应于数据0的灰度等级电压，V255是对应于数据255的灰度等级电压。另外，灰度等级电压和数据的关系也可以相反。

根据定时生成电路107生成的、同步于场信号来进行切换的γ设定值切换信号，通过灰度等级电压变换值切换电路111来切换第一灰度等级电压变换值存储器109和第二灰度等级电压变换值存储器110的值，并输入到灰度等级电压生成电路112中。

第一灰度等级电压变换值存储器109具有存储正极用的第一灰度等级电压变换值的正极用设定值存储器118、和存储负极用的第一灰度等级电压变换值的负极用设定值存储器119。正极用第一灰度等级电压变换值是如灰度等级电压生成电路112生成γ调整后的正极的亮场用的多电平的灰度等级电压那样的值。负极用的第一灰度等级电压变换值是如灰度等级电压生成电路112生成γ调整后的负极的亮场用的多电平的灰度等级电压那样的值。第二灰度等级电压变换值存储器110具有存储正极用的第二灰度等级电压变换值的正极用设定值存储器120、和存储负极用的第二灰度等级电压变换值的负极用设定值存储器121。正极用的第二灰度等级电压变换值是灰度等级电压生成电路112生成γ调整后的正极的暗场用的多电平的灰度等级电压这样的值。负极用的第二灰度等级电压变换值是如灰度等级电压生成电路12生成γ调整后的负极的暗场用的多电平的灰度等级电压那样的值。另外，γ调整不是必须。灰度等级电压变换值可以对RGB各色为不同的值，也可以是同一值。另外，第一灰度等级电压变换值和第二灰度等级电压变换值不同，而与RGB无关。在灰度等级电压生成电路112通过可变电阻来对基准电压进行分压的情况下，灰度等级电压变换值最好是该可变电阻值，在灰度等级电压生成电路112通过选择电路来对基准电压进行分压的情况下，灰度等级电压变换值最好是该选择电路的选择位置。

图3(a)表示象素部122的电压为正极性的情况下的灰度等级数对应的输出灰度等级电压的特性，图3(c)表示象素部122的电压是负极性的情况下的灰度等级数对应的输出灰度等级电压的特性，图3(b)表示对应于灰度等级数的亮度的特性(γ特性)。灰度等级数由显示数据来决定。所谓灰度等级数对应的输出灰度等级电压的特性是指列驱动电路101的输入输出特性。

在灰度等级电压生成电路112中，通过对应于第一灰度等级电压变换值存储器109内的正极用设定值存储器118和负极用设定值存储器119中存储的值、第二灰度等级电压变换值存储器110内的正极用设定值存储器120和负极用设定值存储器121中存储的值，来改变对于基准电压的电阻形成的分压比和分压位置等，如图3的(a)、(c)的曲线所示，对一个显示数据输出4种灰度等级电压。即，灰度等级电压生成电路112生成沿特性曲线301的正极的亮场的灰度等级电压群和沿特性曲线309的负极的亮场的灰度等级电压群、沿特性曲线303的正极的暗场的灰度等级电压群和沿特性曲线307的负极的暗场的灰度等级电压群并输出。图3(a)是图4所示的交流化信号是正极时的灰度等级特性，图3(c)是图4所示的交流化信号是负极时的灰度等级电压特性。交流化信号连接到各象素122的对抗电极(VCOM)，通过使交流化信号交流化，即使不向各象素122的晶体管的漏极端子提供大的电流，提供给液晶的电压也可振荡为正极性、负极性，可以防止液晶的劣化。因此，在交流化信号是正极时，按每场来切换生成沿特性曲线301的灰度等级电压群和沿特性曲线303的灰度等级电压群并输出，在负极时，切换生成沿特性曲线307的灰度等级电压群和沿特性曲线309的灰度等级电压群并输出。特性曲线302和特性曲线308是不进行切换时的特性曲线。由此，通过正极用的第一灰度等级电压变换值，实现了特性曲线301，通过负极用的第一灰度等级电压变换值，实现了特性曲线309，通过正极用的第二灰度等级电压变换值，实现了特性曲线303，通过负极用的第二灰度等级电压变换值，实现了特性曲线307。另外，由于是亮场和暗场，所以除了改变特性曲线的显示模式之外，还可设置在亮场和暗场中使特性曲线相同的显示模式。在后者的显示模式中，灰度等级电压生成电路112在亮场和暗场均输出实现特性曲线302(正极的情况下)和特性曲线308(负极的情况下)的灰度等级电压。

如图3(a)所示，在正极的情况下，亮场的特性曲线301相对原样对应于显示数据的特性曲线302和暗场的特性曲线303，使两端点大致相同，中间部分整体上高。由此，在同一灰度等级数、即同一显示数据中，亮场的灰度等级电压比原样对应于显示数据的灰度等级电压和暗场的灰度等级电压高。相反，暗场的特性曲线303相对原样对应于显示数据的特性曲线302和亮场的特性曲线301，使两端点大致相同，中间部分整体上低。由此，同一显示数据中，暗场的灰度等级电压比原样对应于显示数据的灰度等级电压和亮场的灰度等级电压低。如图3(c)所示，在负极的情况下，亮场的特性曲线309相对原样对应于显示数据的特性曲线308和暗场的特性曲线307，使两端点大致相同，中间部分整体上低。因此，在同一显示数据中，亮场的灰度等级电压比原样对应于显示数据的灰度等级电压和暗场的灰度等级电压低。相反，暗场的特性曲线307相对于原样对应于显示数据的特性曲线308和亮场的特性曲线309，两端点大致相同，中间部分整体上高。由此，在同一显示数据中，暗场的灰度等级电压比原样对应于显示数据的灰度等级电压和亮场的灰度等级电压高。

列电压输出电路113选择对应于显示数据的灰度等级电压，并输出到液晶显示面板117中。即，列电压输出电路113对应于与一个象素对应的一个显示数据，在第一场期间，将一个灰度等级电压(亮场用的灰度等级电压)输出到象素部122，在第二场期间将一个灰度等级电压(暗场用的灰度等级电压)输出到同一象素部122。

图4表示行交流动作，使按液晶的每一行向液晶施加的电压的极性切换为正极和负极。一帧期间，在同一行为相同极性，若帧改变(在下一帧期间)，同一行为相反极性。例如，如图4所示，若第一帧期间的第一场期间的第一列为“H”，即负极性，则第一帧期间的第二场期间的第一列为“H”，即负极性，第二帧期间的第一场期间的第一列为“L”，即正极性，第二帧期间的第二场期间的第一列为“L”，即正极性，第三帧期间的第一场期间的第一列为“H”即负极性。在将分别沿正极的特性曲线301、特性曲线302、特性曲线303、或分别沿负极的特性曲线309、特性曲线308、特性曲线307的灰度等级电压提供给象素部122时，象素部122对于各灰度等级的动态亮度分别如特性曲线304、特性曲线305、特性曲线306那样。即，在每一场期间，在对应于各灰度等级数据的灰度等级电压为正极性的行中，切换特性曲线301和特性曲线303。在负极性的行中，切换特性曲线309和特性曲线307。通过这样动作，图2上图中提供的灰度等级信号的频率被2倍化，某一象素中，在第一场(α)时间中，以提高A的动态亮度来加以显示，在第二场(β)时间，以降低A的亮度来进行显示，结果目视亮度变为A’。若在接着的帧中提供最大灰度等级，则在第一场(α)、第二场(β)的时间同时在最大亮度下进行显示，结果目视亮度变为最大亮度。在第一场(α)的时间中，以提高B的动态亮度来进行显示，在第二场(β)的时间中，以降低B的亮度来进行显示，结果目视亮度变为B’。

由此，对于同一象素，在第一帧期间的第一场期间中，灰度等级电压切换电路111选择第一灰度等级电压变换值存储器109，而将负极用设定值存储器119内的负极用的第一灰度等级电压变换值输入到灰度等级电压生成电路112中，将沿特性曲线309的多电平的灰度等级电压从灰度等级电压生成电路112输出到列电压输出电路113中。在第一帧期间的第二场期间中，灰度等级电压切换电路111选择第二灰度等级电压变换值存储器110，并将负极用设定值存储器121内的负极用的第二灰度等级电压变换值输入到灰度等级电压生成电路112中，将沿特性曲线307的多电平的灰度等级电压从灰度等级电压生成电路112输出到列电压输出电路113中。在第二帧期间的第一场期间中，灰度等级电压切换电路111选择第一灰度等级电压变换值存储器109，而将正极用设定值存储器118内的正极用的第一灰度等级电压变换值输入到灰度等级电压生成电路112中，将沿特性曲线301的多电平的灰度等级电压从灰度等级电压生成电路112输出到列电压输出电路113中。在第二帧期间的第二场期间中，灰度等级电压切换电路111选择第二灰度等级电压变换值存储器110，而将正极用设定值存储器120内的正极用的第二灰度等级电压变换值输入到灰度等级电压生成电路112中，将沿特性曲线303的多电平的灰度等级电压从灰度等级电压生成电路112输出到列电压输出电路113中。由于在行交流动作中，每一行象素部122的电压的极性反转，所以在相邻行(相邻的扫描线)的象素之间，正极用设定值存储器和负极用设定值存储器的选择反转。由于在点反转动作中每一列象素部122的电压的极性反转，所以在相邻列(相邻的信号线)的象素之间，正极用设定值存储器和负极用设定值存储器的选择反转。另外，对本发明来说明，交流动作并非必须。

通过这样动作，可以显示从外部系统提供的目视亮度，另外，通过将暗(低亮度的)图像插入到高亮度的图像之间，可以减少模糊感。这样，通过以帧为单位来使交流化信号交流，并在场之间设作固定，可以消除直流成分，可以抑制液晶的劣化。另外，本实施方式中，亮场在先显示，暗场在后显示，但是即使顺序相反也可得到相同的效果，亮场、暗场的顺序对本发明没有影响。

接着，参考图1、图6、图7、图8来说明第二实施方式。图1是在第一实施方式中使用的图，第二实施方式中也通用。图1中，各块的任务与第一实施方式相同，仅定时生成电路产生的信号与第一实施方式不同。本第二实施方式在将一帧期间分割为三个场期间的这一点上与第一实施方式不同。

参考图6，来说明本第二实施方式的动作。

在图6中，场信号相对帧信号，以三倍的频率输出。

图6也表示行交流动作，按液晶的每一行来切换正极、负极。一帧期间，同一行为相同极性，若帧改变，则同一行为相反极性。例如，如图4所示，若第一帧期间的第一场期间的第一行为“H”，即负极性，则第一帧期间的第二场期间的第一列为“H”即负极性，第一帧期间的第三场期间的第一列为“H”即负极性，第二帧期间的第一场期间的第一列为“L”即正极性，第二帧期间的第二场期间的第一列为“L”即正极性，第二帧期间的第三场期间的第一列为“L”即正极性，第三帧期间的第一场期间的第一列为“H”即负极性。

图7是表示对于本第二实施方式的灰度等级数据的输出灰度等级电压和亮度的图。(a)是表示提供给正极性的行的输出灰度等级电压的图，(c)是提供给负极性的行的输出灰度等级电压的图，(b)是表示使用了(a)和(c)的变换特性的情况下的对于灰度等级的动态亮度的图。正极性的行中，通过提供701、702、703，对于液晶的各灰度等级的动态亮度变为704、705、706。另外，正极性的行中，通过提供709、708、707的灰度等级电压，对于液晶的各灰度等级的动态亮度变为704、705、706那样。本第二实施例中，动态亮度704和705之差被设定为动态亮度706和705之差的二分之一。

通过定时生成电路107生成的γ设定值切换信号如图6所示，在各个帧中，控制为最初的2场之间为“Hi”，最后的一场期间中为“Low”。即，在最先的2场期间，对应于各灰度等级数据的灰度等级电压切换控制为701、709的曲线；在最后的一场期间，切换控制为703和707的曲线。

另外，从显示存储器的读出动作为与第一实施例相同，在输入了场信号和帧信号时，在下一帧中更新读出开头地址，在仅输入了场信号时，返回到存储了之前读入的帧的区域的开头地址。通过这样动作，从外部系统提供的灰度等级信号的频率3倍化，并如图8所示，在某个象素中，在第一场(α)、第二场(β)的时间中，以高A/2的动态亮度来进行显示，在第三场(δ)的时间中，以低A的动态亮度来进行显示，结果，目视亮度变为A’。若在下一帧中提供最大灰度等级，则第一场(α)、第二场(β)、第三场(δ)的时间同时以最大亮度来进行显示，结果目视亮度变为最大亮度。在第一场(α)、第二场(β)的时间，以高B/2的动态亮度来进行显示，在第三场(δ)的时间，以低B的动态亮度来进行显示，结果，目视亮度变为B’。

通过这样动作，可以显示从外部系统提供的目视亮度，另外，通过将暗(低亮度的)图像插入到高亮度的图像之间，可以减少模糊感觉。

进一步，对于液晶来说，若施加电压的阶梯输入时，有时亮度的响应慢，或上升、下降特性有大的偏差。例如，如图9所示，在上升非常慢，下降快，仅上升在一场期间内不能达到目的亮度的情况下，通过预先提供比提供目的亮度的灰度等级电压高的电压902来作为高亮度侧的灰度等级电压，通过提供比图11所示的通常的灰度等级电压设定值301高的灰度等级设定值304，使得在一场期间内，上升到目的亮度，从而可以得到进一步良好的显示特性。

相反，在下降非常慢，上升快，仅下降在一场期间内不能达到目的亮度的情况下，通过预先提供比提供目的亮度的灰度等级电压低的电压来作为低亮度侧的灰度等级电压，从而可以在一场期间内，降低到目的亮度。通过提供比通常的灰度等级电压设定值303低的灰度等级设定值，可以得到进一步良好的显示特性。

这样，通过使高亮度侧的灰度等级电压和低亮度侧的灰度等级电压的大小与液晶的特性相匹配地变换，可以得到进一步良好的显示特性。

本发明可以适用于显示动态图像的电视和个人计算机、便携电话中。

Claims (17)

1.一种显示装置，是在一帧期间保持灰度等级的显示的保持型显示装置，其特征在于，包括：

显示面板，具有多个象素；

驱动电路，从外部系统输入表示象素应显示的亮度的显示数据，并将所述显示数据转换为应向所述象素施加的灰度等级电压；

将所述一帧期间分割为多个场期间；

所述驱动电路包括生成多个灰度等级电压的电压生成电路、和从所述多个灰度等级电压中选择并输出与所述显示数据对应的灰度等级电压的输出电路；

所述电压生成电路生成每一场不同的所述多个灰度等级电压，并具有每一场不同的多个灰度等级-亮度特性，该灰度等级-亮度特性是与所述显示数据相独立地被决定的，

所述每一场期间不同的灰度等级电压被设定为所述象素按所述灰度等级电压显示的亮度的各帧内的平均值与从所述外部系统提供的显示数据表示的亮度相等，

对应于一个象素的从外部输入的一个显示数据在一帧期间中不变化。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：与所述象素相连的相对电极的电位在一帧期间相同，每一个帧反相。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：将所述一帧期间分割为两个场期间；将在所述一帧期间内的第一场期间提供的灰度等级电压设定为比提供所有的显示数据中所述显示数据表示的应显示的动态亮度的灰度等级电压高；

将在所述一帧期间内的第二场期间提供的灰度等级电压设定为比提供所有的显示数据中所述显示数据表示的应显示的动态亮度的灰度等级电压低。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：将所述一帧期间分割为两个场期间；将在所述一帧期间内的第一场期间提供的灰度等级电压设定为比提供所有的显示数据中所述显示数据表示的应显示的动态亮度的灰度等级电压低；

将在所述一帧期间内的第二场期间提供的灰度等级电压设定为比提供所有的显示数据中所述显示数据表示的应显示的动态亮度的灰度等级电压高。

5.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于：由在所述一帧期间内的所述第一场期间提供的灰度等级电压得到的动态亮度和所述显示数据表示的应显示的亮度之差，与由在所述第二场期间提供的灰度等级电压得到的动态亮度和所述显示数据表示的应显示的亮度之差相等。

6.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于：在将各象素从黑显示切换到白显示时从相当于黑显示的亮度达到相当于白显示的亮度的时间，比从白显示切换到黑显示时从相当于白显示的亮度达到相当于黑显示的亮度的时间长，且比所述各场期间时间长的情况下，由提供低亮度的场期间的灰度等级电压得到的动态亮度和所述显示数据表示的应显示的亮度之差，比通过提供高亮度的场期间的灰度等级电压得到的动态亮度和所述显示数据表示的应显示的亮度之差大。

7.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于：在将各象素从白显示切换到黑显示时从相当于白显示的亮度达到相当于黑显示的亮度的时间，比从黑显示切换到白显示时从相当于黑显示的亮度达到相当于白显示的亮度的时间长，且比所述各场期间长的情况下，由提供低亮度的场期间的灰度等级电压得到的动态亮度和所述显示数据表示的应显示的亮度之差，比由提供高亮度的场期间的灰度等级电压得到的动态亮度和所述显示数据表示的应显示的亮度之差大。

8.一种显示装置，包括：显示面板，具有多个象素；电压生成电路，通过分割基准电压，来生成对应于N种显示数据的N电平的灰度等级电压，N是2以上的整数；存储器，存储从外部输入的显示数据；控制电路，控制所述存储器的写入和读出；输出电路，从通过所述电压生成电路生成的所述N电平的灰度等级电压中选择与从所述存储器读出的显示数据对应的灰度等级电压，并向所述象素输出；以及，扫描电路，扫描应输出所述灰度等级电压的象素，通过在所述一帧期间内使所述象素显示M种亮度，来实现与从所述外部输入的显示数据的亮度相同的亮度，M是2以上的整数，其特征在于：

将一帧期间分割为M个期间；

还包括：保持电路，保持M个控制数据，该M个控制数据用于通过所述电压生成电路分割所述基准电压而生成所述N电平的灰度等级电压；以及

切换电路，对应于M个各分割期间，切换所述M个控制数据，而向所述电压生成电路输出；

所述扫描电路对应于所述M个各分割期间，在一帧期间内M次扫描所述象素；

所述控制电路在一帧期间内将从所述外部输入的显示数据一次写入到所述存储器中，对应于M个各分割期间，在一帧期间内从所述存储器中M次读出所述显示数据，M是2以上的整数；

所述电压生成电路对应于所述M个各分割期间，在所述一帧期间内生成基于所述M个控制数据的M种所述N电平的灰度等级电压，并具有所述M个各分割期间每个不同的M种灰度等级-亮度特性，该灰度等级-亮度特性是与所述显示数据相独立地被决定的；

所述输出电路对应于所述M个各分割期间，在所述一帧期间内向所述象素输出所述M种灰度等级电压。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于：所述保持电路具有寄存器，用于从外部设定所述M个控制数据。

10.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于：以帧期间为单位，所述象素的电压极性反转；所述保持电路保持正极用的所述M个控制数据和负极用的所述M个控制数据；所述切换电路对于同一象素，从所述保持电路以帧周期交替读出所述正极用的M个控制数据和所述负极用的M个控制数据，并向所述电压生成电路输出。

11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于：按所述象素的每行，所述象素的电压的极性反转；所述切换电路在相邻的象素之间，从所述保持电路中交替读出所述正极用的M个控制数据和所述负极用的M个控制数据，并向所述电压生成电路输出。

12.一种显示装置，包括：显示面板，具有多个象素；电压生成电路，生成对应于N种显示数据的N电平的灰度等级电压，N是2以上的整数；输出电路，选择对应于从外部输入的显示数据的灰度等级电压，并向所述象素输出；以及扫描电路，扫描应输出所述灰度等级电压的象素，其特征在于：

将一帧期间分割为M个期间，M是2以上的整数；

所述电压生成电路生成M个分割期间每一个不同的所述N电平的灰度等级电压，并具有M个分割期间每一个不同的M个灰度等级-亮度特性，该灰度等级-亮度特性是与所述显示数据相独立地被决定的，

对应于一个象素的从外部输入的一个显示数据在一帧期间中不变化，

在所述一帧期间内通过使所述象素显示M种亮度，来实现与从所述外部输入的显示数据的亮度相同的亮度，M是2以上的整数。

13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于：所述电压生成电路生成所述M个分割期间每一个不同的所述N电平的灰度等级电压，而与所述象素的RGB无关。

14.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于：所述电压生成电路在所述M个分割期间中，使后面的分割期间与之前的分割期间相比所述N电平的灰度等级电压中的最高灰度等级与最低灰度等级之间的电平的相同灰度等级的灰度等级电压上升或下降，生成所述M个分割期间每一个不同的所述N电平的灰度等级电压。

15.根据权利要求14所述的显示装置，其特征在于：所述电压生成电路在所述象素的电压为正极性的情况下，在所述M个分割期间中，使后面的分割期间与之前的分割期间相比所述最高灰度等级与最低灰度等级之间的电平的相同灰度等级的灰度等级电压下降，在所述象素的电压为负极性的情况下，在所述M个分割期间中，使后面的分割期间与之前的分割期间相比所述最高灰度等级与最低灰度等级之间的电平的相同灰度等级的灰度等级电压上升。

16.一种显示装置，包括：显示面板，具有多个象素；电压生成电路，生成对应于N种显示数据的N电平的灰度等级电压，N是2以上的整数；输出电路，选择对应于从外部输入的显示数据的灰度等级电压，并向所述象素输出；以及扫描电路，扫描应输出所述灰度等级电压的象素，其特征在于：

由所述电压生成电路生成的所述N电平的灰度等级电压在一帧期间内变化，而与所述象素部的电压的极性无关，与所述象素的RGB无关，

所述电压生成电路具有在一帧期间内变化的灰度等级-亮度特性，该灰度等级-亮度特性是与所述显示数据相独立地被决定的，

所述每一场期间不同的灰度等级电压被设定为所述象素按所述灰度等级电压显示的亮度的各帧内的平均值与从所述外部系统提供的显示数据表示的亮度相等，

对应于一个象素的从外部输入的一个显示数据在一帧期间中不变化。

17.一种显示装置，包括：显示面板，具有多个象素；电压生成电路，生成对应于N种显示数据的N电平的灰度等级电压，N是2以上的整数；输出电路，选择对应于从外部输入的显示数据的灰度等级电压，并向所述象素输出；以及扫描电路，扫描应输出所述灰度等级电压的象素，其特征在于：

由所述电压生成电路生成的所述N电平的灰度等级电压的γ特性在一帧期间内变化，而与所述象素部中的电压的极性无关，与所述象素的RGB无关，

所述电压生成电路具有在一帧期间内变化的灰度等级-亮度特性，该灰度等级-亮度特性是与所述显示数据相独立地被决定的，

所述每一场期间不同的灰度等级电压被设定为所述象素按所述灰度等级电压显示的亮度的各帧内的平均值与从所述外部系统提供的显示数据表示的亮度相等，

对应于一个象素的从外部输入的一个显示数据在一帧期间中不变化。

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