JP2877136B2 - 反射型カラー液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型カラー液晶
表示装置に関し、特にアクティブマトリクス駆動を行う
反射型カラー液晶表示装置において、液晶パネルに印加
する電圧の出力を制御するようにした反射型カラー液晶
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリクス駆動の液晶表示装
置の一般的な構成を図６（Ａ）に示す。図６（Ａ）を参
照すると、この液晶表示装置は、信号処理回路３、ドラ
イバ回路４−１、走査ドライバ回路４−２、液晶パネル
５を備えて構成されている。

【０００３】図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の液晶パネル５
及びドライバの部分を拡大して示した図である。図６
（Ｂ）を参照して、液晶パネル５には、各々独立して動
作する、スイッチング素子１５を有する画素１０がディ
スプレイ面に配置されている。これらの画素１０は、ス
イッチング素子１５を介して信号線１１、走査線１２に
つながり、ドライバ回路４−１、走査ドライバ回路４−
２に接続されている。

【０００４】外部からの映像信号を信号処理回路３に入
力し、信号処理回路３では、液晶パネル５内の各画素に
印加する電圧の大きさと電圧を印加する画素の位置、出
力タイミングを決定し、これらを指定する電圧信号に変
換する。映像信号は、ディジタルビットとして入力され
るため、信号処理回路３はディジタル信号の変換回路か
らなる。

【０００５】信号処理回路３からは、各画素に印加する
電圧（＝画素電圧）の大きさと、これの出力タイミング
を指定する画素電圧信号が、ドライバ回路４−１に、ま
た画素に付属するスイッチング素子をスイッチングさせ
るタイミングと、スイッチングさせる素子が付属する画
素の位置を指定するスイッチング信号が走査ドライバ回
路４−２に出力される。

【０００６】ドライバ回路４−１では、画素電圧信号で
指定された画素電圧を合成し、指定の出力タイミング
で、ドライバ回路４−１に接続された信号線１１に出力
する。走査ドライバ回路４−２からは、スイッチング信
号で指定された位置の画素につながった走査線１２に指
定のタイミングでスイッチング電圧を出力する。

【０００７】スイッチング電圧が印加された走査線１２
につながる画素１０のスイッチング素子１５が開き（オ
ンし）、この画素１０に対して信号線１１に出力されて
いた画素電圧が印加されることになる。

【０００８】このように、映像信号から変換された信号
によって、指定された位置の画素に電圧が印加されるこ
とで、画像表示を行っていく。

【０００９】液晶パネル５では、画素１０に電圧が印加
されると、図７に示すように、印加電圧に依存して、画
素１０の光透過率が変化する。これは、画素に印加され
る電圧に応じて液晶パネル５内の液晶分子（図６では図
示せず）がその配列を変化させるためである。

【００１０】図７を参照して、印加電圧０の時に透過率
が「１」（＝全透過）、ある印加電圧にて透過率が
「０」（光透過無し）の状態になる。これ以上の電圧を
かけても、透過率「０」は変化しない。

【００１１】液晶パネル５自体は発光しないので、これ
を透過する他の発光体の光の透過率を制御することで、
画面輝度を決定する。

【００１２】すなわち、液晶パネルの光透過率は、印加
電圧に依存するので、印加電圧を決定すれば、液晶パネ
ルの光透過率すなわち画面輝度が決定される。

【００１３】透過率「１」と「０」の間の電圧範囲の間
で、印加電圧を非連続的に設定し、段階的に画面輝度を
変化させる方法を「階調分割」といい、各電圧を「階調
電圧」、階調電圧に対応する画面輝度を「階調輝度」と
いう（図７参照）。

【００１４】カラー液晶表示装置では、液晶パネルのデ
ィスプレイ面に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素
が規則正しく配列されている。ＲＧＢ各色の透過強度を
混合することで、カラー表示が可能となる。

【００１５】階調分割数は、映像信号のビット数で決ま
る。映像信号が１ビットであれば、信号情報は“０”
（＝ローレベル）又は“１”（＝ハイレベル）、の２情
報である。この場合、階調は２分割され、一つの画素の
透過光量は「０」（光透過無し）か、「１」（全透過）
である。ＲＧＢ各画素の組み合わせを考えると、可能な
色表示は、２の３乗で８色である。

【００１６】３ビットの映像信号の場合、“０”、
“１”の組み合わせが２の３乗で８階調、色表示は８の
３乗で５１２色となる。

【００１７】このように、透過率「１」と「０」の間の
電圧範囲の間で電圧を選択するので、階調分割数が多い
ほど各階調間の電圧差は小さくなり、階調毎の輝度差も
小さくなる。すなわち画像の微妙な明暗が表示できる。
また、表示可能な色数も増加する。

【００１８】ところで、反射型カラー液晶表示装置は、
図８に示すように、液晶パネル５の表示面の下に反射板
１３を置き、液晶パネル５を一旦透過し、反射板１３で
反射された外部環境の光（外光）１４の反射強度を制御
することで画像表示を行うものである。反射板１３は、
液晶パネル５の外部に設けられる場合（図８（Ａ）参
照）、または内部に設けられる場合（図８（Ｂ）参照）
がある。

【００１９】一方、透過型カラー液晶表示装置は、液晶
パネルの表示面の下に、反射板の代わりに、発光体（バ
ックライト等、図示せず）を置いて、発光体の光を透過
制御している。

【００２０】上記した反射型カラー液晶表示装置は、外
光を反射させて、反射光を視認しているため、画面輝度
が外光に依存するという特徴がある。透過型カラー液晶
表示装置では、画面輝度は発光体の輝度に依存するの
で、外光が変化した場合でも画面輝度の変動は小さい。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】反射型カラー液晶表示
装置の画面輝度の外光依存性は、外光が弱くなると、こ
れに伴い、画面も暗くなって見にくくなる、という問題
点を有している。

【００２２】画面の絶対的な輝度が低下した場合、全透
過状態（透過率「１」の状態）と光透過無し（透過率
「０」の状態）の間の差が小さくなるので、この間を分
割する各階調輝度の差が小さくなり、人間の目では階調
差を認識できなくなる。表示画像は、白黒表示、カラー
表示とも、全体的に暗く画面の濃淡が識別しにくい。こ
れを「階調つぶれ」という。

【００２３】また、カラー表示では微妙な色の差が判別
できなくなる、色つぶれの現象が生ずる。表示全体とし
ては、画像の輪郭が不明瞭になり、何を表示しているの
か、わからなくなる。文字表示のような輝度差の大きな
白黒表示では問題になりにくいが、微妙な色差を表示す
るカラー表示の場合、特に、顕著な問題となる。

【００２４】透過型カラー液晶表示装置では、外光が変
化しても階調つぶれ、色つぶれが生じることはないが、
より鮮明な画像を得るために、周囲の明るさに応じて液
晶パネルの透過光量を変化させるように、発光体の明る
さを調整するなどの方法がとられることがある（例えば
特開平２−５８７８７号公報、特開平８−１５６６８号
公報等に記載参照）。

【００２５】しかし、反射型のカラー液晶表示装置で
は、表示が見やすいように外光強度を自由に調整できる
ようにしたものはないといえる。

【００２６】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的は、外光が弱い場合
の階調つぶれ、色つぶれによる輪郭の不明瞭な表示画像
を、輪郭を明瞭にすることにより、画像認識を向上させ
るようにした反射型カラー液晶表示装置を提供すること
にある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の反射型カラー液晶表示装置は、外光強度を
電気信号に変換する光センサーと、前記光センサーによ
り得られた電気信号を入力し電気信号のレベルを判定
し、判定信号を出力する手段と、判定信号を入力し、判
定信号レベルがある一定レベル以下の場合、このレベル
以上の場合より、階調分割数が少なくなるように液晶パ
ネルへの印加電圧を指定する信号を出力する手段と、を
有する。

【００２８】上記のように構成されてなる本発明の作用
効果について説明すると、本発明においては、外光の強
弱を判定し、明るいと判断した場合は、反射型のカラー
液晶表示装置画面には、映像信号で指定した通りの画像
が表示され、一方、暗いと判断した場合には、画面に
は、映像信号が指定しているよりも少ない階調数で画像
を表示する。色数も少なくなるが、人間が暗くて認識で
きない階調差を省略し、階調間の輝度差を大きくするこ
とで、明るい部分と暗い部分の差がはっきりし、暗い外
光のもとでも表示画像の輪郭が認識できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態につ
いて以下に説明する。図１は、本発明の実施の形態の構
成を示すブロック図である。図１を参照すると、本発明
の反射型液晶表示装置は、その好ましい実施の形態にお
いて、光の強弱を電気信号に変換する光センサー１と、
変換された電気信号の高低レベルを判定する判定回路２
と、映像信号を電圧信号に変換する信号処理回路３と、
反射型の液晶パネル５の各画素毎に電圧を分配し、これ
を印加するドライバ回路４−１、走査ドライバ回路４−
２と、反射型の液晶パネル５と、を備えて構成される。
図示していないが、液晶パネル５内には、図６と同様
に、スイッチング素子が付属した画素が配置され、信号
線、走査線によりドライバ回路４−１、走査ドライバ回
路４−２に接続しているものとする。なお、判定回路２
は独立した回路ではなく、信号処理回路３に組み込んで
もよい。

【００３０】次に、本発明の実施の形態の動作につい
て、図２を参照して詳細に説明する。

【００３１】光センサー１は受光した光の強さを電圧の
高低に変換する。判定回路２では光センサー１から入力
した電圧のレベルを判定する回路であり、入力した電圧
が、予め定められた設定レベル（閾値）よりも高いか低
いかを判定する。

【００３２】信号処理回路３には、判定回路２から出力
された判定信号を入力し、判定結果が「高」である場合
には、映像信号の全ビット数を、そのまま電圧信号に変
換する（図２の３０１）。電圧信号とは、従来技術の説
明にて前述したように、映像信号を液晶パネル５内の各
画素に印加する電圧の大きさと電圧を印加する画素の位
置、印加タイミングを指定する信号に変換したものであ
る。

【００３３】一方、判定結果が「低」の場合は、映像信
号の一部のビットを信号処理回路３内部で切断し、電圧
信号に変換しない（図２の３０２）。すなわち、映像情
報として使用される映像信号のビット数が少なくなるこ
とであり、階調分割数及び色数は使用される映像信号の
ビット数によって決まるので、表示される画像は、もと
もと映像信号が指定していた階調分割数よりも少なくな
る。ただし、映像信号で切断（カット）するビットの数
は、１以上、映像信号のビット数よりも少ない数であ
る。

【００３４】判定回路２内に設定してある設定レベル
は、外光強度が低下していく過程で、階調分割数を減少
させることで、画像が見やすくなる外光強度レベル（＝
電圧レベル）の限界を事前に見定めて決めておく。階調
分割数を減少させて画像が見やすくなった外光強度の時
の電圧レベルを判定レベルとする。

【００３５】映像信号から変換された電圧信号は画素電
圧信号とスイッチング信号として各々ドライバ回路４−
１、走査ドライバ回路４−２に入力される。従来技術と
同様、画素電圧信号は画素電圧の大きさと出力タイミン
グを指定する信号、スイッチング信号はスイッチング素
子をスイッチングさせる画素の位置とスイッチングタイ
ミングを指定する信号である。

【００３６】ドライバ回路４−１では、画素電圧信号で
指定された大きさの画素電圧を回路内で合成し、画素電
圧信号で指定された出力タイミングで、液晶パネル５内
の各画素に分配、印加する。

【００３７】走査ドライバ回路４−２では、スイッチン
グ電圧を合成し、スイッチング信号で指定された画素に
スイッチング電圧を、スイッチング信号で指定された出
力タイミングで、分配する。反射型の液晶パネル５の画
素には映像信号に対応して画素電圧が印加され、画像を
表示する。

【００３８】以上のように構成されてなる本発明の反射
型液晶表示装置は、その好ましい実施の形態において、
外光が弱い時には、画像の階調分割数が減少し、表示色
数も少なくなった画像が表示される。

【００３９】

【実施例】上記した本発明の実施の形態について更に詳
細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照し
て以下に説明する。

【００４０】以下では、映像信号を６ビットのディジタ
ル信号として入力する、すなわち６４階調、２６２、１
４４色の表示を行う構成に本発明を適用した実施例につ
いて説明する。図３は、本発明の一実施例の反射型液晶
表示装置における信号処理回路３の構成を示すブロック
図である。液晶パネル（図１の５）はアクティブマトリ
クス駆動を行うものとし、図示していないが画素に付属
しているスイッチング素子にはＴＦＴ（Thin Film Tr
ansistor）を用いる。従って、スイッチング電圧はゲー
ト走査電圧となる。

【００４１】図３を参照すると、信号処理回路３は、映
像信号を入力する映像信号の選択部６と、選択部６中に
は判定信号を入力し、判定信号の高低によって映像信号
の第１ビットの出力経路を変更する変更回路７と、選択
部６から出力される映像信号を電圧信号に変換し、出力
タイミング信号を付加して、映像信号で指定された出力
タイミングで画素電圧信号とゲート走査タイミング信号
を出力する信号変換部８と、を備えて構成されている。

【００４２】本発明の実施例の動作について図３を参照
して詳細に説明する。

【００４３】映像信号の内、ＲＧＢの各画素の輝度を決
定する信号は、選択部６に入力される。映像信号の第１
ビットは、選択部６中の変更回路７に入力される。

【００４４】変更回路７においては、入力された判定信
号が「高」の場合は第１ビットをそのまま出力する（図
３（Ｂ）参照）。

【００４５】一方、判定信号が「低」の場合には、第１
ビットの出力回路を切断し、その出力部に、変更回路７
から、固定レベル、例えばローレベル信号（＝０）が出
力されるよう出力回路を切り替える（図３（Ｃ）参
照）。このため、判定信号が「低」の場合、使用される
映像信号は５種類になるので、階調数は２の５乗で３２
階調に減少する。

【００４６】輝度を決定する映像信号は、選択部６から
信号変換部８に入力される。信号変換部８には、電圧を
印加すべき画素の位置と出力タイミングを指定する出力
タイミング信号も入力する。輝度を決定する信号は、画
素電圧信号Ｒ、Ｇ、Ｂに変換され、出力タイミング信号
により指定された出力タイミングでドライバ回路４−１
に入力される。ドライバ回路４−１からは指定の出力タ
イミングで画素電圧Ｒ、Ｇ、Ｂが出力される。

【００４７】また、信号変換部８からは、ドライバ回路
４−２にスイッチング信号が、出力タイミング信号によ
り指定された出力タイミングで出力される。本実施例の
場合、スイッチング素子にＴＦＴを使用しているので、
この信号はゲート走査タイミング信号である。ドライバ
回路４−２からはスイッチング電圧であるゲート走査電
圧が指定の出力タイミングで出力される。

【００４８】判定回路２における判定結果が「低」の
時、すなわち外光が暗いと判断された場合には、表示さ
れる階調輝度は、図４に示すように、判定結果が「高」
の場合の２つの階調が一つの階調で代替される。

【００４９】判定「高」の場合の階調輝度が、映像信号
が指定する本来の階調である。判定「低」の場合の階調
では、各階調間の輝度差が、本来の階調の輝度差よりも
大きくなる。このため、本来の階調の差が画面が暗くな
って認識できなくなっても、輝度差が大きくなった判定
低の場合の階調では、階調差を認識できるようになる。

【００５０】変更回路７に入力し、判定信号の高低によ
って切断する映像信号ビットは、１ビット以上でもよ
い。例えば第１ビットと第２ビットを切断すると、この
場合は使用した映像信号が４種類になるので、階調数は
２の４乗で１６階調になる。切断するビット番号は任意
である。

【００５１】また、切断した信号の代わりに、変更回路
７から固定して出力する信号はローレベル（＝０）に限
定されるものでなく、ハイレベル（＝１）であってもよ
い。

【００５２】なお、本実施例においては、外光の強弱に
よって、判定信号を２段階、３段階に分け、変更回路７
内で判定信号のレベルによって映像信号の切断ビット数
を変動させる、すなわち外光の強弱によって階調減少数
を変動させることも可能である。ただし、十分認識可能
な表示を得るためには、映像信号の省略は入力される映
像信号の半分までに抑えることが望ましい。

【００５３】本発明の第２の実施例について以下に説明
する。ドライバ回路内に判定信号を入力し、映像信号か
ら変換された画素電圧信号のビット数を、判定信号に従
って減少し、出力する画素電圧の階調分割数を変動させ
るような構成としても、前記実施例１と同様の作用効果
を得ることができる。図５は、本発明の第２の実施例の
構成を示すブロック図である。

【００５４】図５を参照すると、本実施例においては、
変動ドライバ回路内１６に、映像信号から変換された画
素電圧信号と、判定信号が入力される。このとき、画素
電圧信号は映像信号と同じビット数を保持している。

【００５５】変動ドライバ回路１６内に、選択部６を設
け変更回路７を設置しておく。画素電圧信号は、判定信
号の強弱によって、変更回路７内で選択され、ビット数
が変更される。この後、画素電圧信号は画素電圧合成−
分配部９に入力され、画素電圧が各画素１０に分配され
る。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下記記載の効果を奏する。

【００５７】（１）本発明の第１の効果は、従来の反射
型カラー液晶表示装置においては、外光が暗いことによ
り、階調がつぶれ、色つぶれにより、画像の輪郭が不明
瞭で視認しがたい場合であっても、画像輪郭を明瞭化す
ることができる、ということである。これにより、本発
明によれば、画面が暗い場合でも、カラー画像の識別が
できるようになる。

【００５８】その理由は、本発明においては、画像の階
調分割を減少することで、階調間の輝度差が増大した階
調を出現させて、明暗の差を大きくしているためであ
る。

【００５９】（２）本発明の第２の効果は、簡単な回路
の付加のみで、上記第１の効果を奏することができる、
ということである。

【００６０】その理由は、本発明においては、外光強弱
によって輪郭を強調することを、映像信号の出力の切断
によって行っているので、簡単な切断回路（切替回路）
の付加のみで構成可能とされているためである。この結
果、本発明は、回路規模の増大を抑止しコストの増大を
回避している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図３】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】本発明の一実施例を説明するための図であり、
液晶パネルの階調−輝度特性図である。

【図５】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図６】従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図７】液晶表示装置を説明するための図であり、液晶
パネルの電圧−透過率特性図である。

【図８】反射型カラー液晶表示装置の断面を模式的に示
す図である。

【符号の説明】

１ 光センサー ２ 判定回路 ３ 信号処理回路 ４−１ ドライバ回路 ４−２ 走査ドライバ回路 ５ 結晶パネル ６ 選択部 ７ 変更回路 ８ 信号変換部 ９ 画素電圧合成−分配部 １０ 画素 １１ 信号線 １２ 走査線 １３ 反射板 １４ 外光 １５ スイッチング素子 １６ 変動ドライバ回路

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外光強度を電気信号に変換する光センサー
   と、 前記光センサーにより得られた電気信号を入力して前記
   電気信号のレベルを判定し判定信号を出力する手段と、 前記判定信号を入力し前記判定信号が予め定めた一定レ
   ベル以下の場合には、前記一定レベルを超える場合より
   も、階調分割数が少なくなるように、液晶パネルへの印
   加電圧を指定する信号を出力する手段と、 を備えたことを特徴とする反射型カラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の反射型カラー液晶表示装置
   が、アクティブマトリクス駆動を行うことを特徴とする
   反射型カラー液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記判定信号を入力し前記判定信号が前記
   一定レベル以下の場合には、前記一定レベルを超える場
   合よりも、階調分割数を少なくするように、液晶パネル
   への印加電圧を指定する信号を出力する手段が、 ディジタルビット信号として入力した映像信号を、液晶
   パネルへの印加電圧を指定するディジタルビット信号に
   変換する手段を備え、 前記判定信号が前記一定レベル以下の場合、前記映像信
   号の一部分のディジタルビット信号のみを、前記液晶パ
   ネルへの印加電圧に指定するディジタルビット信号に変
   換する、 ことを特徴とする請求項１記載の反射型カラー液晶表示
   装置。
4. 【請求項４】前記判定信号を入力し、該判定信号が前記
   所定レベル以下の場合、前記所定レベルを超える場合よ
   りも、階調分割数を少なくするように液晶パネルへの印
   加電圧を指定する信号を出力する手段が、 ディジタルビット信号として入力した映像信号から変換
   された液晶パネルへの印加電圧を指定するディジタルビ
   ット信号を入力し、前記判定信号が前記所定レベル以下
   の場合、前記ディジタルビット信号の一部分のみを出力
   する手段を有することを特徴とする請求項１記載の反射
   型カラー液晶表示装置。
5. 【請求項５】光センサーにより外光の強度を電気信号に
   変換し、前記電気信号のレベルを予め定めたレベルと大
   小を判定し判定結果を出力する判定手段と、 前記判定結果に基づき、前記外光強度が暗い場合には、
   もともと映像信号が指定している階調分割数よりも少な
   い階調分割数にて、画像を液晶パネルに表示するように
   切替制御する切替手段と、 を備えたことを特徴とする反射型カラー液晶表示装置。
6. 【請求項６】前記切替手段が、前記電気信号のレベルが
   あるレベル以下の場合には、前記映像信号の印加電圧を
   定める信号ビット数を前記判定結果に応じて減少させ、
   階調分割数が少なくなるように切替えることを特徴とす
   る請求項５記載の反射型カラー液晶表示装置。
7. 【請求項７】ディジタル映像信号を入力し画素電圧信号
   を液晶パネルの信号線を駆動するドライバ回路に出力す
   る信号変換回路、または、前記ドライバ回路に、前記切
   替手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の反射型
   カラー液晶表示装置。
8. 【請求項８】前記切替手段が、映像信号の所定のビット
   信号を入力し前記判定結果が「低」状態を示す時、前記
   所定のビット信号を出力から切り離し所定の固定レベル
   を前記ビット信号として出力する、ことを特徴とする請
   求項５〜７のいずれか一に記載の反射型カラー液晶表示
   装置。