JP2006113156A

JP2006113156A - Ｆｓｃ駆動液晶表示装置及びｆｓｃ駆動液晶表示装置を用いた携帯用機器

Info

Publication number: JP2006113156A
Application number: JP2004298356A
Authority: JP
Inventors: Takashi Akiyama; 貴秋山
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】ＦＳＣ駆動液晶表示装置では特に階調表示における白つぶれ黒つぶれが生じやすかった。
【解決手段】ＦＳＣ駆動液晶表示装置において、階調を表示させるための電圧を複数発生させる階調電圧発生回路を設け、前記液晶表示部に階調を表示させる際には、所定の電圧値を超える範囲では前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調では、前記階調電圧発生回路の出力電圧のうち、前記所定の電圧値を超える１つの電圧と前記所定の電圧値を超えない１つの電圧を前記各サブフィールドに対し前記フィールド毎に印加することによって階調を表示させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＦＳＣ駆動液晶表示装置及びＦＳＣ駆動液晶表示装置を用いた携帯用機器の階調表示法に関する。

近来携帯電話機等の電池を電源とする携帯機器にもカラー表示が出来る液晶表示装置が用いられるようになっている。
このような機器で問題になるのは電池寿命と安価化で、カラーフィルターを用いるカラー液晶表示装置では、カラーフィルターでバックライト光の約２／３が吸収されてしまうため電池寿命を延ばすための低消費電力化が困難であるという問題が解決出来なかった。また液晶表示部に階調表示させるための階調電圧発生回路は素子数が多いため安価化の阻害要因となっておりかつ消費電力が大きいという問題があった。
そこでフィールドシーケンシャルカラー（以下ＦＳＣと略記する）方式のカラー液晶表示方式が考えられた。この技術は特許文献１で述べられているように、異なる波長の複数の光を所定の周期で順次発光する光源の発光タイミングに同期して液晶に駆動電圧を印加することでカラー表示を行うものであるが、カラーフィルターを用いなくて済むため電力消費が少ない点、画素をカラーフィルターの色毎に分割しなくて済むため高精細化が可能な点、が大きな利点となっており、携帯機器に適したカラー液晶表示装置の方式として認知されつつある。

またカラー表示においては液晶表示部での各色の階調の組み合わせによって多数の色を表現するため階調表示が重要な要素となっている。階調表示のためには例えば図８に示すような階調電圧発生回路とスイッチ回路が設けられていた。
図８は従来の階調電圧発生回路とスイッチ回路を示す図である。
図８は８階調表示する液晶表示部の階調電圧を作成する回路及びスイッチの例で、ＶＤＤとＧＮＤの間に直列に接続された抵抗Ｒ１〜Ｒ８で８種の階調電圧を発生し、各抵抗Ｒ１〜Ｒ８の接続点の電圧を差動アンプＯＰ１〜ＯＰ７で低インピーダンス化してバスライン６７に供給し、スイッチ素子ＳＷ１〜ＳＷＭが階調電圧のバスライン６７から所望の階調電圧を選択して液晶表示部に送っていた。
このように従来は階調数の階調電圧を作成し液晶表示部に送っていた。
なお以下の図において、同様の部材には同様の番号を付している。

図９はＦＳＣ駆動とカラーフィルターを備えたカラー液晶表示装置の駆動（以下ＮＭＬ駆動と略記する）との違いを示した図である。
図９において、ｔＬが１つのフィールドの周期で、２つのフィールドで１フレームを構成している。一般に１つのフレームを構成する２つのフィールド間で液晶への印加電圧の極性を反転させて液晶に直流電圧が印加されないよう構成している。
図９は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の光を順次発光するタイプのＦＳＣ駆動の例で、１つのフィールド周期ｔＬは３つのサブフィールド、すなわち赤のサブフィールドｔＲ，緑のサブフィールドｔＧ，青のサブフィールドｔＢ、に分割されている。さらに該サブフィールドは液晶表示装置に表示データを書き込む書込期間ｔｗｒと、液晶表示部が応答するのを待つ応答待期間ｔｗａと、前記光源の当該色を発光させる点灯期間ｔｌｉとに図示のように分割されている。

ＦＳＣ駆動においては、赤サブフィールドｔＲの書込期間ｔｗｒ中にゲート選択信号が各ゲート線を選択してＴＦＴ液晶装置に赤の表示データを書込み、液晶が該データに応答
する時間である応答待期間ｔｗａ待ってから点灯期間ｔｌｉで赤のバックライトＲを図示のタイミングで点灯させる。同様に緑サブフィールドｔＧの書込期間ｔｗｒ中にゲート選択信号が各ゲート線を選択してＴＦＴ液晶装置に緑の表示データを書込み、液晶が該データに応答する時間である応答待期間ｔｗａ待ってから点灯期間ｔｌｉで緑のバックライトＧを図示のタイミングで点灯させ、青サブフィールドｔＢの書込期間ｔｗｒ中にゲート選択信号が各ゲート線を選択してＴＦＴ液晶装置に青の表示データを書込み、液晶が該データに応答する時間である応答待期間ｔｗａ待ってから点灯期間ｔｌｉで青のバックライトＢを図示のタイミングで点灯させる。

カラーフィルターを備えたカラー液晶表示装置の駆動であるＮＭＬ駆動では、図９のＮＭＬ駆動で示したように、１フィールド期間ｔＬにわたって各ゲート線を選択し、該期間中図示したように白色のバックライトを点灯させている。また１つの画素は赤、緑、青のカラーフィルターを設けた部分に３分割されているため、各画素の画素容量は１／３になっている。
一方ＦＳＣ駆動される液晶表示装置の場合は、１画素は分割されず、１フィールドは通常３原色に対応して３つのサブフィールドに時間的に分割され、さらに１つのサブフィールド期間の中で約１／３の期間のみが表示データの書込に使われている。従って、ゲート線群は１つのサブフィールド期間で順次選択され１フィールドでは３回順次選択されるため、液晶の各行を選択する時間はおよそ１／９となっている。その結果液晶の画素容量を充電するための単位時間当たり電流量は、画素容量が３倍で選択時間が１／９であるから、ＮＭＬ駆動の場合の２７倍必要ということになり、大きめの電圧を印加しても画素容量を充電しきれず液晶の応答が遅くなってしまうという問題があった。

図１０はＦＳＣ駆動とカラーフィルターを備えたカラー液晶表示装置の駆動との液晶応答の違いを示した図である。
図１０は赤のデータが１、緑のデータが０、青のデータが１の場合を示したものであるが、図示したようにＮＭＬ駆動では選択されてから比較的速やかに液晶の応答が安定し、安定期間が長いのに対し、ＦＳＣ駆動においては液晶の応答が安定するまでに時間が掛かり、次のサブフィールドで表示データが書き換えられる時点で安定状態に達していないということもあり得る。従ってＦＳＣ駆動においては１つ前のサブフィールドで書き込まれたデータの影響を受けやすいという特有の問題がある。このような状態は、ＮＭＬ駆動においては画像が変わらない限り同じデータが書き込まれるのに対し、ＦＳＣ駆動においては静止画であってもサブフィールド毎に異なる表示データを書き込む必要があるという固有の問題も大きく影響している。

多階調を表示する液晶表示装置においては、液晶に多くの階調を表示させる際に、白レベル或いは黒レベルで光透過率特性が飽和してしまい、異なる階調電圧を与えても光透過率が同じになってしまうといういわゆる白つぶれ黒つぶれ問題がある。
このような問題を解決するため、０〜１５階調の階調表示をする際に、０，２，５，８，１１，１３，１４，１５階調の階調電圧を作成し、該階調の表示時は該電圧を液晶に印加し、他の階調の表示時はフレームレートコントロール駆動（以下ＦＲＣ駆動と略記する）を用いて表示させることにより階調電圧発生回路を簡素化するという提案がある（例えば特許文献２参照）。
しかしＦＳＣ駆動においては直前のフィールドもしくはフレームでの液晶の表示状態によって液晶の応答特性が変わってしまい一義的に液晶の印加電圧対光透過率特性が定義出来ないため、このような技術を用いても白つぶれもしくは黒つぶれが生じてしまい階調表示が出来なくなってしまうという固有の問題がある。

また、白つぶれ黒つぶれを防ぐため、階調電圧のうち最も低い電圧を液晶の光透過率が変化し始める電圧より大きくして白つぶれ黒つぶれを防ぎ、かつ該階調電圧の中で階調電
圧による階調表示とＦＲＣ駆動による階調表示の双方を用いて階調電圧発生回路を簡素化するという提案がある（例えば特許文献３参照）。
しかしＦＳＣ駆動においては直前のフィールドもしくはフレームでの液晶の表示状態によって液晶の応答特性が変わってしまうため、「液晶の光透過率が変化し始める電圧」の定義が困難であり、またＦＳＣ駆動のように直前のフィールドもしくはフレームでの液晶の表示状態によって液晶の応答特性が変わってしまう駆動法に対しては白つぶれ黒つぶれを防ぐ対策としては有効でなかった。また階調表示のための帯域が小さくなってしまうという問題もあった。

以上述べたように、ＦＳＣ駆動においては１つ前のサブフィールドで書き込まれた表示データの影響が次のサブフィールドで書き込まれたデータの表示状態に大きな影響を与えるという固有の問題があるため、従来手法のように液晶の印加電圧対光透過率特性を一義的に定義した階調表示法では白つぶれ黒つぶれが防げないという問題が生じていた。

特開平５−１９２５７号公報特公平７−１１９９０８号公報特開平８−９５００３号公報

解決しようとする課題は、ＦＳＣ駆動液晶表示装置では特に階調表示における白つぶれ黒つぶれが生じやすかったことある。
そこで本発明の目的は白つぶれ黒つぶれのない、滑らかな階調表示を実現することである。

本発明のＦＳＣ駆動液晶表示装置は、複数のカラー光を順次繰り返し発光する光源と、該光源の発光光の透過を制御する液晶表示部とを有し、１つのフィールドを複数のサブフィールドに分け、該複数のサブフィールドの少なくとも一部の期間において前記複数のカラー光のうちの特定のカラー光を発光させるとともに、前記特定のカラー光に対応した画像を前記液晶表示部に表示してカラー表示を行う表示装置であって、前記液晶表示部の各画素の印加電圧対光透過率特性は、１つ前のサブフィールドでの表示状態に応じて複数の特性を示し、前記複数の特性は印加電圧の所定の電圧値を超える範囲でほぼ同様の特性を示し、該電圧値を超えない範囲で異なる特性を示し、前記液晶表示部に階調を表示させるための電圧を複数発生させる階調電圧発生回路を設け、前記液晶表示部に階調を表示させる際には、前記所定の電圧値を超える範囲では前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調では、前記階調電圧発生回路の出力電圧のうち、前記所定の電圧値を超える１つの電圧と前記所定の電圧値を超えない１つの電圧を前記各サブフィールドに対し前記フィールド毎に印加することによって階調を表示させることを特徴とする。

また、本発明のＦＳＣ駆動液晶表示装置は、前記所定の電圧値を超えない１つの電圧は、前記所定の電圧値を超えない範囲で液晶の透過率が極大値を取る電圧であることを特徴とする。

また、本発明のＦＳＣ駆動液晶表示装置は、前記フィールドは少なくとも前記光源の発光色数のサブフィールドに分割され、さらに該サブフィールドは前記液晶表示装置に表示
データを書き込む書込期間と、液晶表示部が応答するのを待つ応答待期間と、前記光源の当該色を発光させる点灯期間とに分割されており、前記液晶表示部の各画素の印加電圧対光透過率特性は前記点灯期間における特性であることを特徴とする。

また、本発明のＦＳＣ駆動液晶表示装置は、前記階調電圧発生回路の異なる電圧を各フィールド毎に印加することによって表示する階調は階調１から階調８のうちの階調２と階調３であることを特徴とする。

また、本発明のＦＳＣ駆動液晶表示装置は、複数のカラー光を順次繰り返し発光する光源と、該光源の発光光の透過を制御する液晶表示部とを有し、１つのフィールドを複数のサブフィールドに分け、該複数のサブフィールドの少なくとも一部の期間において前記複数のカラー光のうちの特定のカラー光を発光させるとともに、前記特定のカラー光に対応した画像を前記液晶表示部に表示してカラー表示を行う表示装置であって、
前記液晶表示部の各画素は印加電圧がゼロの状態で白表示となるよう構成され、前記液晶表示部の各画素の印加電圧対光透過率特性は、１つ前のサブフィールドでの表示状態に応じて複数の特性を示し、前記複数の特性は印加電圧の所定の電圧値を超える範囲でほぼ同様の特性を示し、該電圧値を超えない範囲で異なる特性を示し、前記液晶表示部に階調を表示させるための電圧を複数発生させる階調電圧発生回路を設け、前記液晶表示部に階調を表示させる際には、前記所定の電圧値を超える範囲では前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、前記１つ前のサブフィールドでの表示状態が全階調のうち黒に近い階調であった場合は、前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調でも前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、前記１つ前のサブフィールドでの表示状態が全階調のうち白に近い階調であった場合は、前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調では、前記階調電圧発生回路の出力電圧のうち、前記所定の電圧値を超える１つの電圧と前記所定の電圧値を超えない１つの電圧を前記各サブフィールドに対し前記フィールド毎に印加することによって階調を表示させることを特徴とする。

また、本発明のＦＳＣ駆動液晶表示装置は、複数のカラー光を順次繰り返し発光する光源と、該光源の発光光の透過を制御する液晶表示部とを有し、１つのフィールドを複数のサブフィールドに分け、該複数のサブフィールドの少なくとも一部の期間において前記複数のカラー光のうちの特定のカラー光を発光させるとともに、前記特定のカラー光に対応した画像を前記液晶表示部に表示してカラー表示を行う表示装置であって、
前記液晶表示部の各画素は印加電圧がゼロの状態で黒表示となるよう構成され、前記液晶表示部の各画素の印加電圧対光透過率特性は、１つ前のサブフィールドでの表示状態に応じて複数の特性を示し、前記複数の特性は印加電圧の所定の電圧値を超える範囲でほぼ同様の特性を示し、該電圧を超えない範囲で異なる特性を示し、前記液晶表示部に階調を表示させるための電圧を複数発生させる階調電圧発生回路を設け、前記液晶表示部に階調を表示させる際には、前記所定の電圧値を超える範囲では前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、前記１つ前のサブフィールドでの表示状態が全階調のうち白に近い階調であった場合は、前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調でも前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、前記１つ前のサブフィールドでの表示状態が全階調のうち黒に近い階調であった場合は、前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調では、前記階調電圧発生回路の出力電圧のうち、前記所定の電圧値を超える１つの電圧と前記所定の電圧値を超えない１つの電圧を前記各サブフィールドに対し前記フィールド毎に印加することによって階調を表示させることを特徴とする。

また、本発明の携帯用機器は、上記したＦＳＣ駆動液晶表示装置を用いたことを特徴とする。

本発明によれば、白つぶれ黒つぶれのない階調表示が可能なＦＳＣ駆動液晶表示装置が得られ、また階調回路が簡素化されて安価化が可能になり、さらに消費電力も削減することが出来る。また本発明によるＦＳＣ駆動液晶表示装置を用いれば同様の効果がある携帯機器を実現出来る。

本発明のＦＳＣ駆動液晶表示装置は、複数のカラー光を順次繰り返し発光する光源と、該光源の発光光の透過を制御する液晶表示部とを有し、１つのフィールドを複数のサブフィールドに分け、該複数のサブフィールドの少なくとも一部の期間において前記複数のカラー光のうちの特定のカラー光を発光させるとともに、前記特定のカラー光に対応した画像を前記液晶表示部に表示してカラー表示を行う表示装置であって、前記液晶表示部の各画素の印加電圧対光透過率特性は、１つ前のサブフィールドでの表示状態に応じて複数の特性を示し、前記複数の特性は印加電圧の所定の電圧値を超える範囲でほぼ同様の特性を示し、該電圧値を超えない範囲で異なる特性を示し、前記液晶表示部に階調を表示させるための電圧を複数発生させる階調電圧発生回路を設け、前記液晶表示部に階調を表示させる際には、前記所定の電圧値を超える範囲では前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調では、前記階調電圧発生回路の出力電圧のうち、前記所定の電圧値を超える１つの電圧と前記所定の電圧値を超えない１つの電圧を前記各サブフィールドに対し前記フィールド毎に印加することによって階調を表示させる。

図１１は本発明で用いるＦＳＣ駆動液晶表示装置の斜視図の例で、ガラス或いはプラスチック材より成る上基板７０と下基板７２の間に液晶物質が狭持され液晶表示部７４を構成している。液晶表示部７４の下部には導光板７６が設けられ、導光板７６の側面には発光素子である赤色発光ダイオード（ＲＬＥＤ）８２，８８，緑色発光ダイオード（ＧＬＥＤ）８０，８６、青色発光ダイオード（ＢＬＥＤ）７８，８４が設けられ、これら発光ダイオード群７８〜８８と導光板７６とが光源９０を構成している。光源９０は赤、緑、青のカラー光を順次繰り返し発光し、液晶表示部７４が光源９０の発光光の透過を制御してＦＳＣ駆動液晶表示装置を構成している。

図１は本発明で用いるＴＦＴ液晶装置の電極構成図の例である。
図１において、上側透明基板７０上には各画素４３，５３，６３毎にトランジスタ４２，５２，６２、キャパシタ４４，５４，６４がそれぞれ設けられ、トランジスタ４２，５２，６２とキャパシタ４４，５４，６４のそれぞれの接続点が液晶画素４６，５６，６６の電極に接続されている。キャパシタ４４，５４，６４と液晶画素４６，５６，６６の他方の電極は対向基板である下側透明基板７２上に形成されＧＮＤ電位が与えられている共通電極に接続されている。
トランジスタ４２，５２，６２のゲート電極は各行毎に選択信号線群５０のうちの１本に接続されて各行のトランジスタ４２，５２，６２が順次走査すなわち選択され、選択されたトランジスタ４２，５２，６２は導通状態になって、ソース電極に接続されたデータ電極群４８のうちの１本の表示データをそれぞれキャパシタ４４，５４，６４に取り込む。画素４３，５３，６３はキャパシタ４４，５４，６４に取り込まれた電圧に従って駆動される。一行分の複数の画素のそれぞれのトランジスタのゲート電極は、選択信号線群５０のうちの同じ一本に接続されおり、該それぞれのトランジスタによってそれぞれの液晶画素及びキャパシタに表示情報が書き込まれ、キャパシタによって表示情報は保持されている。このように本発明で用いる液晶表示部は画素にデータが書き込まれると少なくとも一定の時間表示状態を保持することが出来る。

カラーフィルターを用いた液晶表示装置の通常の駆動では一番目のゲート線が選択されてから次に選択されるまでが１フィールド、ＦＳＣ駆動では１フィールド間に光源色の数、ここでは３回ゲート線が選択される。
図示していないが、駆動用のＩＣは上側透明基板７０上にＣＯＧ実装しても良いし、フィルム上に実装した駆動用ＩＣをデータ電極群４８及び選択信号線群５０に接続しても良い。
なお、図１に示した表示部を９０度もしくは２７０度回転して使うことは設計上の問題である。その場合は行が縦方向の線となり、列が横方向の線となる。

図２は本発明によるＦＳＣ駆動液晶表示装置のフレームとフィールドの関係を示した図である。
図２（ａ）に示すように、１つのフレームすなわち奇数フレームもしくは偶数フレームは奇数フィールドと偶数フィールドの２つのフィールドから成り、１つのフレームの周期は１／３０秒以下と設定している。
図２（ｂ）に示すように、１つのフィールドは赤サブフィールドｔＲ，緑サブフィールドｔＧ，青サブフィールドｔＢに分割され、さらに各サブフィールドｔＲ，ｔＧ，ｔＢは、液晶表示装置に表示データを書き込む書込期間ｔｗｒと、液晶表示部が応答するのを待つ応答待期間ｔｗａと、前記光源の当該色を発光させる点灯期間ｔｌｉとに図示のように分割されている。

図３は本発明によるＦＳＣ駆動液晶表示装置の印加電圧対光透過率特性の例を示した図で、液晶表示部の各画素は印加電圧がゼロの状態で白表示となるよう構成されたいわゆるノーマリー白の例である。液晶表示部の各画素は印加電圧がゼロの状態で黒表示となるようノーマリー黒に構成された場合は、グラフが印加電圧ゼロで光透過率がゼロになるＸ軸対象のグラフとなる。以下においては液晶表示部がノーマリー白で構成されていることを前提に説明する。
図３において、ＦＳＣ駆動液晶の特性は１つ前のサブフィールドの表示状態により図示のように変わってしまう。例えば、白表示から黒表示、黒表示から白表示とするときに、どちらか一方に飽和領域が存在するようになる。このとき、飽和領域をどちらも存在しないような領域のみで階調表示しようとすると帯域が小さくなってしまうという問題がある。
特性１２は１つ前のサブフィールドの表示が白だった場合であり、この場合は印加電圧が小さい範囲では白状態を維持してしまう。一方１つ前のサブフィールドの表示が黒だった場合は特性１４に示すように白状態を表示すべき電圧を印加しても十分に光透過率が大きく成らず、また小さな印加電圧でも光透過率が下がり始める。
点線で示した特性１６，１８は１つ前のサブフィールドの表示が中間調だった場合で、このような場合は特性１２と特性１４の間の特性を示し、このような特性は階調数分存在する。
ここで注目すべきは、印加電圧が所定の電圧Ｖａを越えると１つ前のサブフィールドの表示に関わらず特性がほぼ同等となることである。

なお図３及び後記する液晶の印加電圧対光透過率特性は点灯期間ｔｌｉの時点での特性を示している。ＦＳＣ駆動液晶表示装置の場合は表示データ書込後の応答が遅くなってしまう傾向があるためこのような定義が必要となる。
また、図３はノーマリー白液晶の特性を例示したもので、ノーマリー黒液晶の場合は印加電圧の上昇と共に光透過率が上昇する曲線となる。本発明はこのような液晶のタイプに限定されるものではなく、双方のタイプの液晶に有効である。

図４は本発明による階調の表示法を示した図である。
図４は８階調を表示する場合の階調の表示法を示した印加電圧対光透過率特性図であり、図の特性１２，１４はそれぞれ図３に示した、１つ前のサブフィールドの表示が白だった場合、１つ前のサブフィールドの表示が黒だった場合の特性である。
階調は白から順に階調１〜８としており、階調１、階調４，５，６，７，８に関しては階調を表示させる電圧Ｖ１，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８を連続的に印加することによって階調を表示させている。Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８は「所定の電圧」Ｖａを超える電圧である。ここで「階調電圧を連続的に印加する」というのは複数フレームにわたって特定のサブフィールドの書込期間で同じ階調電圧を印加することを意味する。
また電圧Ｖ１（もしくは０Ｖ）の印加によって液晶は白レベルとなり、電圧Ｖ８の印加によって液晶は黒レベルとなる。階調２〜７が中間調である。
電圧Ｖ１（もしくは０Ｖ）を印加した時液晶の透過率は極大値を取っている。なおノーマリー黒の液晶を用いた時は電圧Ｖ１（もしくは０Ｖ）の印加で液晶の透過率は極小値を取る。

階調２に関しては所定の電圧Ｖａを超えない電圧Ｖ１と所定の電圧Ｖａを超える電圧Ｖ４とを交互に印加することによって、１つ前のサブフィールドの表示が白だった場合は黒点で示した２７と２８の中間である白点２０の光透過率、１つ前のサブフィールドの表示が黒だった場合は黒点で示した２９と２８の中間である白点２４の光透過率とすることが出来る。
また階調３に関しては所定の電圧Ｖａを超えない電圧Ｖ１と所定の電圧Ｖａを超える電圧Ｖ５とを交互に印加することによって、１つ前のサブフィールドの表示が白だった場合は黒点で示した２７と３０の中間である白点２２の光透過率、１つ前のサブフィールドの表示が黒だった場合は黒点で示した２９と３０の中間である白点２６の光透過率とすることが出来る。なお１つ前のサブフィールドの表示が中間調だった場合は、階調２では白点２０から２４の間の光透過率、階調３では白点２２から２６の間の光透過率となる。
このように、本発明の実施例においては印加電圧が小さい方から順に階調１から８、そのうちの中間調は階調２から７とし、階調２，３という連続した複数の階調をＦＲＣ駆動法で表示している。液晶の特性、階調数によってはさらに多くの連続した中間調をＦＲＣ駆動法で表示しても良い。

このようにして階調を表示することによって、１つ前のサブフィールドの表示によって光の透過率は変動するものの、白つぶれ黒つぶれは防ぐことが出来、階調の違いによる色の違いを表示することが出来る。
また、階調表示の帯域を維持しながら、所定の数の階調表示を行うことが出来る。
なお、図４におけるＶ１は駆動回路構成上必要な場合があるので０Ｖとは異なる電圧としたが、制約のない場合は０Ｖとしても問題はない。
なお、図４から明らかなように、印加電圧に対して飽和特性を示してしまい白つぶれ黒つぶれを生じるのは１つ前のサブフィールドでの表示状態が白もしくは白に近い階調であった場合である。従って、例えばＶ２，Ｖ３の階調電圧を用意し、１つ前のサブフィールドでの表示状態が黒もしくは黒に近い階調であった場合は、前記所定の電圧値Ｖａを超えない範囲の中間調でも前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、前記１つ前のサブフィールドでの表示状態が白もしくは白に近い階調であった場合は、前記所定の電圧値Ｖａを超えない範囲の中間調では前記階調電圧発生回路の異なる電圧を交互に印加することによって階調を表示させるという方式も効果がある。

図５は本発明による階調表示法を示した表である。
図５に示すように、奇数フレームと偶数フレームの奇数フィールドにおいては正の電圧を、偶数フィールドにおいては負の電圧を印加することによって液晶への印加電圧の交流化を行っている。階調１、階調４，５，６，７，８に関してはそれぞれ電圧Ｖ１，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８を偶数フレーム奇数フレームにわたって連続的に印加している。
階調２に関しては奇数フレームでは電圧Ｖ１を、偶数フレームでは電圧Ｖ４を印加することにより図４で示した白点２０から２４の間の光透過率とし、階調３に関しては奇数フレームでは電圧Ｖ１を、偶数フレームでは電圧Ｖ５を印加することにより図４で示した白点２２から２６の間の光透過率として階調を表示している。

このように本発明においては１つ前のサブフィールドの表示状態によって印加電圧対光透過率特性は変化するものの、白つぶれ黒つぶれになる危険性のある領域の階調を異なる電圧を交互に印加することによって表示させたため連続的な階調を表示させることが出来た。

図６は本発明によって得られる各階調の光透過率を示した図で、図６（ａ）は１つ前のサブフィールドの表示が白だった場合、図６（ｂ）は１つ前のサブフィールドの表示が黒だった場合を示している。
図６（ａ），（ｂ）は図４に示した特性を１つ前のサブフィールドの表示が白だった場合と黒だった場合についてそれぞれ抜き出したものであるが、図６（ａ），（ｂ）に示すように各階調１〜８で、特に階調２と３で白つぶれ黒つぶれの問題が生じないよう階調間で光透過率を変えることが出来ている。

図７は本発明で用いる階調電圧発生回路とスイッチ回路を示す図である。
本発明では階調２は電圧Ｖ１とＶ４を交互に印加することにより、階調３は電圧Ｖ１とＶ５を交互に印加することにより得られるため、階調表示のための電圧Ｖ２とＶ３を作成する必要はない。
そのためＶＤＤとＧＮＤの間に直列に接続される抵抗はＲ１，Ｒ１０，Ｒ５〜８となっており、抵抗Ｒ１０が図８に示した従来図のＲ２，３，４を加えた値となっており、抵抗分割によって階調電圧Ｖ１，Ｖ４，５，６，７，８を作っている。差動アンプＯＰ１，ＯＰ４，ＯＰ５，ＯＰ６，ＯＰ７は前記階調電圧のうち高インピーダンスの電圧を低インピーダンス化するため設けられている。抵抗Ｒ１，Ｒ１０，Ｒ５〜８、作動アンプＯＰ１，ＯＰ４〜ＯＰ７で階調電圧発生回路６９を形成している。低インピーダンスの階調電圧Ｖ１，Ｖ４〜Ｖ８は階調電圧のバスライン６８に供給され、スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１Ｍが階調電圧のバスライン６８から所望の階調電圧を選択して液晶表示部７４のデータ電極群４８に送っている。

図８と比較すると明らかなように本発明で用いる階調電圧発生回路６９では消費電力が大きい差動アンプＯＰ２及びＯＰ３を省略することが出来ており、低消費電力化の効果がある。
また階調電圧のバスライン６８は６本と、従来技術の図８のバスライン６７の８本に比べ少なくなっており、それに従ってスイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１Ｍも素子数が削減出来る。このように抵抗、差動アンプ、スイッチ素子の素子数削減とバスライン６８の引き回し面積の削減が液晶駆動用ＩＣのチップ面積の縮小を可能とし、液晶表示装置全体の安価化の効果をもたらしている。
なお図７では簡単のため階調電圧の極性反転手段は省略しているが、例えば負極性にする時は電圧ＶＤＤを負極性にすることで容易に実現出来る。

以上述べたように、本発明によれば、白つぶれ黒つぶれのない階調表示が可能なＦＳＣ駆動液晶表示装置が得られ、また階調回路が簡素化されて安価化が可能になり、さらに消費電力も削減することが出来る。また本発明によるＦＳＣ駆動液晶表示装置を用いれば同様の効果がある携帯機器を実現出来る。

本発明で用いるＴＦＴ液晶装置の電極構成図の例である。本発明によるＦＳＣ駆動液晶表示装置のフレームとフィールドの関係を示した図である。本発明によるＦＳＣ駆動液晶表示装置の印加電圧対光透過率特性の例を示した図である。本発明による階調の表示法を示した図である。本発明による階調表示法を示した表である。本発明によって得られる各階調の光透過率を示した図である。本発明で用いる階調電圧発生回路とスイッチ回路を示す図である。従来の階調電圧発生回路とスイッチ回路を示す図である。ＦＳＣ駆動とカラーフィルターを備えたカラー液晶表示装置の駆動との違いを示した図である。ＦＳＣ駆動とカラーフィルターを備えたカラー液晶表示装置の駆動との液晶応答の違いを示した図である。本発明で用いるＦＳＣ駆動液晶表示装置の斜視図の例である。

符号の説明

９０光源
７４液晶表示部
６９階調電圧発生回路
ｔＬフィールド
ｔＲ，ｔＧ，ｔＢサブフィールド
ｔｗｒ書込期間
ｔｗａ応答待期間
ｔｌｉ点灯期間

Claims

複数のカラー光を順次繰り返し発光する光源と、該光源の発光光の透過を制御する液晶表示部とを有し、１つのフィールドを複数のサブフィールドに分け、該複数のサブフィールドの少なくとも一部の期間において前記複数のカラー光のうちの特定のカラー光を発光させるとともに、前記特定のカラー光に対応した画像を前記液晶表示部に表示してカラー表示を行う表示装置であって、
前記液晶表示部の各画素の印加電圧対光透過率特性は、１つ前のサブフィールドでの表示状態に応じて複数の特性を示し、
前記複数の特性は印加電圧の所定の電圧値を超える範囲でほぼ同様の特性を示し、該電圧値を超えない範囲で異なる特性を示し、
前記液晶表示部に階調を表示させるための電圧を複数発生させる階調電圧発生回路を設け、
前記液晶表示部に階調を表示させる際には、
前記所定の電圧値を超える範囲では前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、
前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調では、前記階調電圧発生回路の出力電圧のうち、前記所定の電圧値を超える１つの電圧と前記所定の電圧値を超えない１つの電圧を前記各サブフィールドに対し前記フィールド毎に印加することによって階調を表示させることを特徴とするＦＳＣ駆動液晶表示装置。
前記所定の電圧値を超えない１つの電圧は、前記所定の電圧値を超えない範囲で液晶の透過率が極大値を取る電圧であることを特徴とする請求項１記載のＦＳＣ駆動液晶表示装置。
前記フィールドは少なくとも前記光源の発光色数のサブフィールドに分割され、さらに該サブフィールドは前記液晶表示装置に表示データを書き込む書込期間と、液晶表示部が応答するのを待つ応答待期間と、前記光源の当該色を発光させる点灯期間とに分割されており、
前記液晶表示部の各画素の印加電圧対光透過率特性は前記点灯期間における特性であることを特徴とする請求項１記載のＦＳＣ駆動液晶表示装置。
前記階調電圧発生回路の異なる電圧を各フィールド毎に印加することによって表示する階調は階調１から階調８のうちの階調２と階調３であることを特徴とする請求項１記載のＦＳＣ駆動液晶表示装置。
複数のカラー光を順次繰り返し発光する光源と、該光源の発光光の透過を制御する液晶表示部とを有し、１つのフィールドを複数のサブフィールドに分け、該複数のサブフィールドの少なくとも一部の期間において前記複数のカラー光のうちの特定のカラー光を発光させるとともに、前記特定のカラー光に対応した画像を前記液晶表示部に表示してカラー表示を行う表示装置であって、
前記液晶表示部の各画素は印加電圧がゼロの状態で白表示となるよう構成され、
前記液晶表示部の各画素の印加電圧対光透過率特性は、１つ前のサブフィールドでの表示状態に応じて複数の特性を示し、
前記複数の特性は印加電圧の所定の電圧値を超える範囲でほぼ同様の特性を示し、該電圧値を超えない範囲で異なる特性を示し、
前記液晶表示部に階調を表示させるための電圧を複数発生させる階調電圧発生回路を設け、
前記液晶表示部に階調を表示させる際には、
前記所定の電圧値を超える範囲では前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加す
ることによって階調を表示させ、
前記１つ前のサブフィールドでの表示状態が全階調のうち黒に近い階調であった場合は、前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調でも前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、
前記１つ前のサブフィールドでの表示状態が全階調のうち白に近い階調であった場合は、前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調では、前記階調電圧発生回路の出力電圧のうち、前記所定の電圧値を超える１つの電圧と前記所定の電圧値を超えない１つの電圧を前記各サブフィールドに対し前記フィールド毎に印加することによって階調を表示させることを特徴とするＦＳＣ駆動液晶表示装置。
複数のカラー光を順次繰り返し発光する光源と、該光源の発光光の透過を制御する液晶表示部とを有し、１つのフィールドを複数のサブフィールドに分け、該複数のサブフィールドの少なくとも一部の期間において前記複数のカラー光のうちの特定のカラー光を発光させるとともに、前記特定のカラー光に対応した画像を前記液晶表示部に表示してカラー表示を行う表示装置であって、
前記液晶表示部の各画素は印加電圧がゼロの状態で黒表示となるよう構成され、
前記液晶表示部の各画素の印加電圧対光透過率特性は、１つ前のサブフィールドでの表示状態に応じて複数の特性を示し、
前記複数の特性は印加電圧の所定の電圧値を超える範囲でほぼ同様の特性を示し、該電圧値を超えない範囲で異なる特性を示し、
前記液晶表示部に階調を表示させるための電圧を複数発生させる階調電圧発生回路を設け、
前記液晶表示部に階調を表示させる際には、
前記所定の電圧値を超える範囲では前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、
前記１つ前のサブフィールドでの表示状態が全階調のうち白に近い階調であった場合は、前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調でも前記階調電圧発生回路の出力電圧を連続的に印加することによって階調を表示させ、
前記１つ前のサブフィールドでの表示状態が全階調のうち黒に近い階調であった場合は、前記所定の電圧値を超えない範囲の中間調では、前記階調電圧発生回路の出力電圧のうち、前記所定の電圧値を超える１つの電圧と前記所定の電圧値を超えない１つの電圧を前記各サブフィールドに対し前記フィールド毎に印加することによって階調を表示させることを特徴とするＦＳＣ駆動液晶表示装置。
請求項１乃至６のいずれか１に記載のＦＳＣ駆動液晶表示装置を用いた携帯用機器。