JP2002297111A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像データに補正を加えることで画面上での
画素位置に拘わらず画像データの階調に対応した表示が
可能な液晶表示装置を得る。 【解決手段】 Ｘ方向に延在する複数の走査電極とＹ方
向に延在する複数の信号電極とで、画素Ｐ（０，０）〜
Ｐ（ｎ，ｍ）からなる画面を有する液晶パネルを駆動す
る。各画素の表示は同じ階調で駆動しても信号入力端部
から離れるほど暗くなる。そこで、ドライバは画像デー
タよりも多階調で駆動可能とし、描画する画素の画面上
での位置に応じて画像データの階調数を変換する。即
ち、ドライバからの電路が長い画素ほど明るい階調に変
換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置、特
に、マトリクス状に配置された複数の画素で構成された
画面を有する液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と課題】通常、液晶表示装置は、互いに対
向する多数の走査電極と多数の信号電極とでマトリクス
駆動される複数の画素で構成された画面を有する液晶パ
ネルを備えている。このような液晶パネルにあっては、
電極の抵抗と液晶の容量によって、液晶に印加される信
号波形がなまる現象が発生する。従って、同じ階調の画
像データで駆動した場合、電圧源に近い電極始端部に対
して電圧源から遠い電極終端部では表示が暗くなってし
まうという問題点を有している。

【０００３】従来、信号波形のなまりの影響を低減する
ため、電極の抵抗や液晶の容量を小さくするなどの対策
が講じられてきた。しかし、液晶を挟持する基板に樹脂
フィルムを使用すると、高温での熱処理ができないため
に数十Ω／□の電極しか作成できない。また、室温でコ
レステリック相を示す液晶はメモリ性を有して省エネル
ギー化が達成できる好ましいものであるが、ネマティッ
ク液晶等他の液晶と比べて容量が大きいため、波形は大
きく歪んでしまう。

【０００４】それゆえ、画面サイズを小さくしたり、描
画速度の低下を甘受して駆動パルスの幅を広くしたり、
あるいは表示状態の見苦しさを残したままとするしかな
かった。

【０００５】一方、信号波形を制御することが考慮され
ており、特開平６−２５８６１４号公報には、液晶等の
活性物質層に印加する信号波形のなまりに応じて情報信
号を変化させる点が開示されている。また、特開平１０
−１８６３２８号公報には、配線抵抗による表示の濃淡
むらを打ち消すように、走査線の位置に応じてパルス幅
を制御する点が開示されている。

【０００６】そこで、本発明の目的は、画像データに補
正を加えることで画面上での画素位置に拘わらず画像デ
ータの階調に対応した表示が可能な液晶表示装置を提供
することにある。

【０００７】

【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向する多数
の走査電極と多数の信号電極とでマトリクス駆動される
複数の画素で構成された画面を有する液晶パネルと、画
像データの階調数よりも多い階調数の駆動信号で前記液
晶パネルを駆動するドライバと、描画する画素の画面内
での位置に応じて画像データの階調数を変換する制御回
路とを備えている。

【０００８】本発明に係る液晶表示装置において、ドラ
イバは画像データの階調数よりも多い階調数の駆動信号
で液晶パネルを駆動可能であり、制御回路は描画する画
素の画面内での位置に応じて画像データの階調数を変換
する。例えば、画像データが３２階調であると、ドライ
バを６４階調で駆動可能とし、実際の描画に用いる階調
を画面内での画素の位置に応じて、階調数３２を保持し
て、階調特性曲線の傾きをシフトさせたり、階調特性曲
線を平行にシフトさせる。これにて、画素位置に拘わら
ず画像データの階調に対応した明るさでの表示が可能と
なる。

【０００９】本発明に係る液晶表示装置において、制御
回路はドライバからの電路が長い画素ほど明るい階調に
変換することが好ましい。電極の抵抗と液晶の容量によ
って、液晶に印加される信号波形がなまる現象を防止
し、電圧源から遠い電極終端部で表示が暗くなってしま
う不具合を防止することができる。

【００１０】さらに、本発明に係る液晶表示装置におい
て、制御回路は画像データの階調数を変換する際の補正
情報をテーブルとして記憶するメモリを有していてもよ
い。そして、この種の補正情報は環境温度に応じたもの
であることが好ましい。環境温度によっても変化する液
晶の電圧応答性を補正することができる。また、液晶パ
ネルが複数の液晶表示層を積層して構成されている場
合、前記メモリは各液晶表示層ごとに異なる補正情報を
記憶していることが好ましい。液晶の種類や層厚によっ
て異なる電圧応答性を補正することができる。

【００１１】さらに、液晶パネルはメモリ性を有する液
晶を含むこと、特に、室温でコレステリック相を示す液
晶を含むことが好ましい。コレステリック相を示す液晶
を含む液晶パネルは、比較的低電圧で駆動でき、樹脂フ
ィルムを基板としてペーパーライクな表示デバイスを安
価に製造できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る液晶表示装置
の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

【００１３】（液晶表示素子、図１参照）まず、液晶表
示装置を構成するコレステリック相を示す液晶を含む液
晶パネルについて説明する。

【００１４】図１はフルカラーを表示可能な反射型の液
晶パネル１０を示し、光吸収層２１の上に、赤色の選択
反射と透明状態の切換えにより表示を行う赤色表示層１
１Ｒを配し、その上に緑色の選択反射と透明状態の切換
えにより表示を行う緑色表示層１１Ｇを積層し、さら
に、その上に青色の選択反射と透明状態の切換えにより
表示を行う青色表示層１１Ｂを積層したものである。

【００１５】各液晶表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、
それぞれ透明電極１３，１４を形成した透明基板１２間
に樹脂製柱状構造物１５、液晶１６及びスペーサ１７を
挟持したものである。透明電極１３，１４上には必要に
応じて絶縁膜１８、配向制御膜１９が設けられる。ま
た、基板１２の外周部（表示領域外）には液晶１６を封
止するためのシール材２０が設けられる。

【００１６】透明電極１３，１４はそれぞれ走査ドライ
バ３１及び信号ドライバ３２（図２参照）に接続されて
おり、透明電極１３，１４の間にそれぞれ所定のパルス
電圧が印加される。この印加電圧に応答して、液晶１６
が可視光を透過する透明状態と特定波長の可視光を選択
的に反射する選択反射状態との間で表示が切り換えられ
る。

【００１７】各液晶表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂに設
けられている透明電極１３，１４は、それぞれ微細な間
隔を保って平行に並べられた複数の帯状電極よりなり、
その帯状電極の並ぶ向きが互いに直角方向となるように
対向させてある。これら上下の帯状電極に順次通電が行
われる。即ち、各液晶１６に対してマトリクス状に順次
電圧が印加されて表示が行われる。これをマトリクス駆
動と称し、電極１３，１４が交差する部分が各画素を構
成することになる。このようなマトリクス駆動を各液晶
表示層ごとに行うことによりフルカラー画像の表示を行
う。

【００１８】液晶１６としては、室温でコレステリック
相を示すものが好ましく、特に、ネマティック液晶にカ
イラル材を添加することによって得られるカイラルネマ
ティック液晶が好適である。

【００１９】カイラル材は、ネマティック液晶に添加さ
れた場合にネマティック液晶の分子を捩る作用を有する
添加剤である。カイラル材をネマティック液晶に添加す
ることにより、所定の捩れ間隔を有する液晶分子の螺旋
構造が生じ、これによりコレステリック相を示す。

【００２０】なお、メモリ性液晶自体は必ずしもこの構
成に限定されるわけではなく、従来公知の高分子の３次
元網目構造のなかに液晶が分散された、あるいは、液晶
中に高分子の３次元網目構造が形成された、いわゆる高
分子分散型の液晶複合膜として液晶パネルを構成するこ
とも可能である。

【００２１】また、液晶パネルの構成としては、３層構
成以外に、１層構成のモノクロ表示素子又はモノカラー
表示素子、あるいは２層構成の素子であってもよい。な
お、以下の駆動に関する説明は一つの液晶表示層を駆動
する場合として行う。

【００２２】（制御回路、図２参照）各液晶表示層の画
素Ｐは、図２に示すように、Ｘ方向に延在する複数本の
走査電極０〜ｍと、Ｙ方向に延在する複数本の信号電極
０〜ｎによって、Ｐ（０，０）〜Ｐ（ｎ，ｍ）の座標に
よってマトリクスで表される。走査電極は走査ドライバ
３１の出力端子に接続され、信号電極は信号ドライバ３
２の出力端子に接続されている。

【００２３】制御回路は、ＣＰＵ３５、パルス幅制御部
３６、以下に説明する補正データであるルックアップテ
ーブルを記憶したメモリ３７及び画像メモリ３８にて構
成されている。ＣＰＵ３５は、画像メモリ３８に格納さ
れた画像データに基づいて、かつ、メモリ３７内のルッ
クアップテーブルを参照して必要なデータ補正を行い、
パルス幅制御部３６を介してドライバ３１，３２を制御
し、液晶表示層の走査電極及び信号電極に順次電圧を印
加し、画像を書き込む。さらに、液晶パネル１０の近傍
には温度センサ３９が設置され、その検出値がＣＰＵ３
５に入力されるようになっている。

【００２４】走査ドライバ３１は、所定の時間間隔で走
査電極に１本ずつ順次選択信号を印加し、信号ドライバ
３２は、選択状態にある走査電極上の各画素を書き換え
るべく、画像データに応じた信号を各信号電極に同時に
出力する。

【００２５】（駆動方法、図３参照）ここで、コレステ
リック相を示す液晶の捩れを解くための第１の閾値電圧
をＶth１とすると、電圧Ｖth１を十分な時間印加した後
に電圧を第１の閾値電圧Ｖth１よりも小さい第２の閾値
電圧Ｖth２以下に下げるとプレーナ状態になる。また、
Ｖth２以上でＶth１以下の電圧を十分な時間印加すると
フォーカルコニック状態になる。この二つの状態は電圧
印加を停止した後でも安定に維持される。また、Ｖth１
〜Ｖth２間の電圧を印加することにより、中間調の表
示、即ち、階調表示が可能である。

【００２６】詳しくは、図３に示すように、この駆動方
法は、リセット期間と選択期間と維持期間と表示期間と
から構成されている。選択期間は前選択期間と選択パル
ス印加期間と後選択期間とからなる。リセット期間及び
維持期間は選択期間の長さを１周期とする複数の周期で
構成されている。

【００２７】走査ドライバ３１は、リセット期間には±
Ｖ１の電圧を、前選択期間及び後選択期間にはゼロの電
圧を、選択パルス印加期間には±Ｖ２の電圧を、維持期
間には±Ｖ３の電圧を、表示期間にはゼロの電圧を、各
走査電極に印加する。一方、信号ドライバ３２は画像デ
ータに応じて±Ｖ４の電圧を各信号電極に印加し、全て
の走査電極の選択が終了した後にゼロの電圧を印加す
る。前記選択パルス印加期間のパルス電圧値及び／又は
パルス幅を制御することで多階調の明るさで表示する。

【００２８】（第１実施形態、図４〜６参照）図４に選
択パルスのパルス幅に対する液晶の反射率を電極の抵抗
値（０，１００，２２０，３３０，４７０，６８０，１
０００，１５００，２２００Ω）ごとに示す。同じパル
ス幅であっても、抵抗値が大きくなると、即ち、電路が
長くなるに伴って反射率が低下し、表示が暗くなる。従
って、電路が長くなるに伴ってパルス幅を大きくするこ
とにより反射率（明るさ）を補正することができる。

【００２９】前記液晶パネルの駆動において、パルス幅
は画像データの階調数に比例している。それゆえ、電路
が長い画素ほど明るい階調に変換する。例えば、画像デ
ータが３２階調であると、ドライバ３１，３２を６４階
調で駆動可能とし、画像データを３２階調の範囲で画素
の画面内での位置に応じて変換する。

【００３０】図５はその変換例を示し、曲線Ａは画素Ｐ
（０，０）の階調補正データを示し、曲線Ｂは画素Ｐ
（０，ｍ）の階調補正データを示す。このように信号電
極の延在方向Ｙに関しては、信号電極上の電路が長くな
るに伴って図５中矢印Ｙ’方向に特性曲線を傾けていく
ようにシフトさせる形態で補正する。

【００３１】一方、曲線Ｃは画素Ｐ（ｎ，０）の階調補
正データを示し、曲線Ｄは画素Ｐ（ｎ，ｍ）の階調補正
データを示す。このように、走査電極の延在方向Ｘに関
しては、走査電極上の電路が長くなるに伴って図５中矢
印Ｘ’方向に特性曲線を平行にシフトさせる形態で補正
する。

【００３２】例えば、反射率Ｒ１の表示を行う場合、画
素Ｐ（０，０）は階調１８のデータによって描画し（図
６（Ａ）参照）、画素Ｐ（ｎ，ｍ）は階調５０のデータ
によって描画する（図６（Ｂ）参照）。

【００３３】即ち、画素の位置に応じて画像データの３
２階調分をドライバ３１，３２の階調数６４の範囲内で
シフトさせて液晶パネルを駆動する。例えば、画素Ｐ
（ｎ，ｍ）は階調３２〜６３を用いて表示されることに
なる。この補正データはアウトルックテーブルとしてメ
モリ３７に記憶されている。

【００３４】（第２実施形態、図７参照）この第２実施
形態では、前記第１実施形態の駆動に加えて、環境温度
の変化に対する液晶の電圧応答性に応じてパルス幅を補
正する。図７はその補正データを模式的に示す。各画素
において温度変化に対するパルス波形のなまりはほぼ同
じであるが、環境温度に対する液晶の応答性を補償する
ために液晶に印加される駆動パルスの幅を変化させるの
で、このパルス幅の変化に合わせて波形なまりの補正量
を調整する。これにより、環境温度の変化に対して温度
補償を行うと共に、波形なまりに対しても良好に補正が
行われる。

【００３５】この補正データは、例えば、５℃刻みでメ
モリ３７に記憶させておき、温度センサ３９からの検出
値に基づいて補正する。５℃の間の温度に対しては、同
一の補正量としてもよく（ステップ的な補正）、あるい
は、その間の補正量をリニアに算出しつつ補正してもよ
い。

【００３６】このように選択パルス幅を制御することに
より、環境温度の変化に基づく液晶の電圧応答性を補正
することができる。

【００３７】（第３実施形態、図８，９参照）この第３
実施形態は、図１に示した３層構造のフルカラー液晶パ
ネル１０を対象とするもので、前記第１実施形態の駆動
に加えて、各液晶表示層１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂごとに
それぞれのメモリ３７に異なる補正データをルックアッ
プテーブルとして持たせる。

【００３８】即ち、各液晶表示層における液晶の容量は
異なり、例えば、赤色表示用の液晶の容量は４２．５ｐ
Ｆ／ｍｍ²、緑色表示用の液晶のそれは３８．０ｐＦ／
ｍｍ²、青色表示用の液晶のそれは３２．８／ｍｍ²であ
る。そして、容量に比例してパルス波形のなまり量が大
きくなる（図８参照）。

【００３９】従って、図９に示すように、なまりの発生
しない特性に対して、各液晶のなまり量に応じて特性
Ｂ，Ｇ，Ｒへと階調を補正し、同一階調での各液晶表示
層の明るさのバランスが適切になるように補正する。

【００４０】（他の実施形態）なお、本発明に係る液晶
表示装置は前記各実施形態に限定するものではなく、そ
の要旨の範囲内で種々に変更できる。

【００４１】特に、制御回路の構成は任意であり、ま
た、液晶もコレステリック相を示すものが好ましいが、
それ以外にも種々の種類の液晶を使用することができ
る。また、第１実施形態に第２実施形態及び第３実施形
態を組み合わせて駆動することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置を構成する液晶パネ
ルの一例を示す断面図。

【図２】前記液晶パネルの制御回路を示すブロック図。

【図３】前記液晶パネルの駆動波形を示すチャート図。

【図４】選択パルス幅に対する液晶の反射率を電極の抵
抗値ごとに示すグラフ。

【図５】第１実施形態である補正データを示すグラフ。

【図６】前記第１実施形態でのパルス波形を示すチャー
ト図。

【図７】第２実施形態である補正データを示すグラフ。

【図８】液晶の種類に応じたパルス波形のなまりを示す
チャート図。

【図９】第３実施形態である補正データを示すグラフ。

【符号の説明】

１０…液晶パネル １１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ…液晶表示層 １３，１４…電極 ３１…走査ドライバ ３２…信号ドライバ ３５…ＣＰＵ ３６…パルス幅制御部 ３７…メモリ（ルックアップテーブル） ３９…温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/20 ６１２ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６１２Ｕ ６３１ ６３１Ｈ ６４１ ６４１Ｐ ６４１Ａ ６７０ ６７０Ｌ Ｆターム(参考） 2H090 JA00 KA11 2H093 NA51 NA52 NA57 NC51 NC63 NC65 ND01 ND06 NF03 NF05 NF11 5C006 AA15 AB03 AC24 AF13 AF46 AF62 BB12 BF38 FA19 FA22 FA37 5C080 AA10 BB05 DD05 EE29 FF12 JJ02 JJ04 JJ05 JJ06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する多数の走査電極と多数の
   信号電極とでマトリクス駆動される複数の画素で構成さ
   れた画面を有する液晶パネルと、 画像データの階調数よりも多い階調数の駆動信号で前記
   液晶パネルを駆動するドライバと、 描画する画素の画面内での位置に応じて画像データの階
   調数を変換する制御回路と、 を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記制御回路は前記ドライバからの電路
   が長い画素ほど明るい階調に変換することを特徴とする
   請求項１記載の液晶表示装置
3. 【請求項３】 前記制御回路は画像データの階調数を変
   換する際の補正情報をテーブルとして記憶するメモリを
   有していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記補正情報は環境温度に応じたもので
   あることを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記液晶パネルは複数の液晶表示層を積
   層してなり、各液晶表示層ごとに前記ドライバ、制御回
   路、メモリを備え、該メモリは各液晶表示層ごとに異な
   る補正情報を記憶していることを特徴とする請求項３又
   は請求項４記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記液晶パネルはメモリ性を有する液晶
   を含むことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項
   ３、請求項４又は請求項５記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記液晶は室温でコレステリック相を示
   すものであることを特徴とする請求項６記載の液晶表示
   装置。
8. 【請求項８】 前記液晶パネルは液晶を一対の樹脂フィ
   ルム間に挟持したものであることを特徴とする請求項６
   又は請求項７記載の液晶表示装置。