JP3240148B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は中間調表示が可能で、な
なめの角度から見た場合でもコントラストを確保しうる
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、入力される表示信号を
液晶駆動手段に与えている。液晶駆動手段は、与えられ
た表示データを１ライン分ずつ取り込み、それを液晶駆
動電源として液晶パネルに出力している。そして、この
動作を表示ライン数だけ繰返すことにより、一画面の表
示を行っている。

【０００３】そして、ＴＦＴ型の液晶表示装置において
中間調を表現するには、液晶パネルに加える電圧を変更
するか、あるいは、フレ-ム毎に、表示オン状態と表示
オフ状態とを交互に採ることにより、中間調を表示して
いた。

【０００４】しかし、この様な従来のＴＦＴ型液晶表示
装置では、中間調表示が十分ではなかった。

【０００５】また、見る角度（視角）によるコントラス
ト変化に対応するため、液晶駆動電源を調節することに
より、コントラスト調節を行っていた。

【０００６】ここで従来のＴＦＴ型液晶表示装置を以
下、図９〜図１６を用いて説明する。

【０００７】図９は、従来の液晶表示装置を示すブロッ
ク図である。

【０００８】図９において、２００〜２０２は１ビット
シリアルな表示データ信号で、２００はＲｅｄ信号、２
０１はＧｒｅｅｎ信号、２０２はＢｌｕｅ信号である。

【０００９】１０３から１０５はタイミング信号であ
り、１０３は水平同期信号、１０４は垂直同期信号、１
０５は表示データに同期したドットクロックである。

【００１０】１１０は、２レベル液晶駆動信号生成手段
であり、、各表示色１ビットのシリアルデータ２００〜
２０２と、タイミング信号１０３〜１０５を入力されて
いる。該２レベル液晶駆動信号生成手段は、入力される
これらの信号に基づいて、液晶用表示データ１１３や、
液晶駆動用信号１１１、１１２、１１４を生成する機能
を有している。ここで、１１１はラインスタートクロッ
クである。１１２は水平クロックであり、１１４はデー
タシフトクロックである。また、１フレーム毎に反転す
る液晶駆動交流化クロック２０４を出力している。

【００１１】１２５はＹ（軸方向）駆動手段であり、１
２６はＹ駆動信号である。

【００１２】２０３は電源回路であり、１２２は液晶駆
動電源である。２０５はプラス側の表示オフレベル電
圧、２０６は表示オンレベル電圧、２０７はマイナス側
のオフレベル電圧、２０８は基準レベル電圧である。

【００１３】１２３は、Ｘ（軸方向）駆動手段であり、
１２４は１ラインデータである。

【００１４】１２７は、液晶パネルである。

【００１５】図１０は、図９におけるＸ駆動手段１２３
の詳細を示すブロック図である。

【００１６】図１０において、３００はデータシフト手
段であり、液晶用表示データ１１３を、データシフトク
ロック１１４により１ライン分取り込む機能を有してい
る。３０１は、該データシフト手段３００の出力である
シフトデータである。

【００１７】３０２は１ラインラッチ手段であり、シフ
トデータ３０１を水平クロック１１０でラッチする機能
を有している。３０３は、該１ラインラッチ手段３０２
の出力である表示データである。

【００１８】３０４は２レベル液晶電圧選択手段であ
り、表示データ３０３と液晶駆動交流化クロック２０４
より、液晶駆動電源を液晶用表示データとして与える機
能を有するものである。

【００１９】Ｘ−Ｄ１〜Ｘ−Ｄｍは、液晶表示画面にお
ける水平表示画素数をｍ画素とした時、２レベル液晶電
圧選択手段３０４が各画素に対応しての出力するデータ
出力である。これらのデ−タ出力Ｘ−Ｄ１〜Ｘ−Ｄｍ
は、１ラインデータ１２４として後述する液晶パネルに
入力されている。

【００２０】図１１は、図９においてＸ駆動手段１２３
とＹ駆動手段１２５が液晶パネル１２７を駆動する時の
動作に関連した、各信号のタイミング図である。

【００２１】図１１において、（ａ）は水平クロック１
１２であり、表示画面における１水平走査期間毎にそれ
に同期して発生するクロックである。

【００２２】（ｂ）はデータシフトクロック１１４であ
り、液晶用表示データ１１３を、データシフト手段３０
０内に取り込むのに用いられるている。

【００２３】（ｃ）は液晶用表示データ１１３を示すタ
イミング図であり、データシフトクロック１１４に同期
している。

【００２４】（ｄ）は（ａ）と同じく水平クロック１１
２であるが、タイムスケールを小さくとったものであ
る。

【００２５】（ｅ）は１ラインデータ１２４のＸ−Ｄ１
〜Ｘ−Ｄｍの１ライン目、２ライン目、３ライン目等
が、水平クロック１１２に同期していることを示してい
る。

【００２６】（ｆ）はラインスタートクロック１１１で
ある。

【００２７】（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）は各々、Ｙ駆動手
段１２５により出力されるＹ駆動信号１２６である。即
ち、（ｇ）は１ライン目の表示を指示する表示ラインデ
ータＹ−Ｄ１であり、（ｈ）は２ライン目の表示を指示
する表示ラインデータＹ−Ｄ２である。

【００２８】図１２は、液晶パネル１２７の構造を示す
図である。

【００２９】５００はスイッチング素子、５０１は画素
電極、５０２は液晶層である。また、５０３は基準レベ
ル電圧２０８が与えられる対向電極である。

【００３０】５０４は上述の１ラインデータ１２４が与
えられるＸ駆動信号線である。該Ｘ駆動信号線５０４を
構成するＸ−１、Ｘ−２・・・Ｘ−ｍには、それぞれ図
１０の１ラインデータ１２４を構成するＸ−Ｄ１・・・
Ｘ−Ｄｍが与えられている。

【００３１】５０５は駆動信号１２６が与えられるＹ駆
動信号線である。該Ｙ駆動信号線５０５を構成する、Ｙ
−１、Ｙ−２・・・には、１ライン目の表示ラインデー
タＹ−Ｄ１、２ライン目の表示ラインデータＹ−Ｄ２が
与えられる構成である。

【００３２】また、１２１は電源回路２０３の出力する
基準レベル電圧が入力される信号線である。

【００３３】図１３は表示オン、表示オフそれぞれの場
合に、１つの液晶画素に印加される液晶印加電圧の波形
を示したものである。

【００３４】液晶駆動交流化クロック２０４は１フレー
ム毎に反転するものである。

【００３５】基準レベル２０８は（ｃ）に示すとおり、
常に一定である。

【００３６】（ａ）は液晶印加電圧のうちの、基準レベ
ル電圧２０８に対するプラス側の表示オフレベル電圧２
０５である。一方、（ｄ）はマイナス側の表示オフレベ
ル電圧２０７である。なお、プラス側の表示オフレベル
電圧２０５と、マイナス側の表示オフレベル電圧２０７
とのいずれの電圧を採るかは、液晶駆動交流化クロック
２０４との関係で決定されるものである。

【００３７】また、表示オンレベル電圧２０６は、
（ｂ）に示すとおり基準レベル電圧２０８と同レベルで
ある。

【００３８】図１４は、液晶パネル１２７のカラーフィ
ルター配置を１ライン分だけ示したものであるである。
７００はＲ画素、７０１はＧ画素、７０２はＢ画素であ
り、前記Ｒ画素７００、Ｇ画素７０１、Ｂ画素７０２の
３画素で、１ドット７０３が構成されている。

【００３９】図１５は電源回路２０３の回路構成であ
る。

【００４０】８００は液晶駆動電圧の大きさを調節する
可変抵抗である。

【００４１】抵抗８０１、８０２は、液晶駆動電源１２
２の電圧をプラス側の表示オフレベル電圧２０５に分圧
するためのものである。同様に、抵抗８０３、８０４は
表示オンレベル電圧２０６に、抵抗８０５、８０６はマ
イナス側の表示オフレベル電圧２０７に、抵抗８０７、
８０８は基準レベル電圧２０８に電源電圧をそれぞれ分
圧している。

【００４２】以下、動作を説明するために、改めて図９
を参照する。

【００４３】図９において、２レベル液晶駆動信号生成
手段１１０は、入力された各表示色１ビットのシリアル
表示データ２００〜２０２、タイミング信号１０３〜１
０５により、液晶用駆動信号であるラインスタートクロ
ック１１１、水平クロック１１２、データシフトクロッ
ク１１４を生成する。また、データシフトクロック１１
４に同期した液晶用表示データ１１３を生成する。そし
て、この液晶用表示データ１１３、データシフトクロッ
ク１１４、水平クロック１１２を、Ｘ駆動手段１２３に
与える。また、Ｙ駆動手段１２５に、水平クロック１１
２とラインスタートクロック１１１を与える。

【００４４】Ｘ駆動手段１２３、Ｙ駆動手段１２５の動
作を、以下、図１０〜図１３を用いて説明する。

【００４５】図１０において、データシフト手段３００
は、図１１に見られるように、最初の水平クロック１１
２の立ち下がり後、データシフトクロック１１４に従
い、１ライン分のデータを１水平期間中に取り込み、シ
フトデータ３０１として出力する。最初のシフトデータ
３０１は、次の水平クロック１１２で１ラインラッチ手
段３０２にラッチされ、表示データ３０３となる。

【００４６】２レベル液晶電圧選択手段３０４は、この
表示データ３０３と、液晶駆動交流化クロック２０４と
に基づいて、液晶印加電圧、つまり１ラインデータ１２
４（Ｘ−Ｄ１〜Ｘ−Ｄｍ）を生成し出力する。

【００４７】即ちＸ駆動手段１２３は、現在データシフ
ト手段３００に取り込み中の液晶用表示データ１１３が
液晶パネル１２７上においての対応するラインの、１ラ
イン前のデータを、液晶パネル１２７に出力する。

【００４８】液晶パネルの表示動作を、図１２、図１３
を用いてさらに詳細に説明する。

【００４９】図１２において、１ラインデータ１２４
は、スイッチング素子５００を介して液晶画素電極５０
１に与えられる。そして、液晶画素電極５０１の電位
と、対向電極５０３に供給される基準レベル電圧２０８
との電位差によって、液晶層５０２が駆動される。

【００５０】また、２レベル液晶電圧選択手段３０４
は、液晶駆動交流化クロック２０４が“ハイ”の時は、
図１２の対向電極５０３に与えられる基準レベル（ｃ）
から見て、プラス側の電源レベル、つまり（ａ）に示さ
れる電位を、また、“ロー”の時はマイナス側の電源レ
ベル、つまり（ｄ）に示される電位を採るため、１ライ
ンデータ２０９は、液晶駆動交流化クロック２０４に従
い、１フレーム毎に交流化された液晶印加電圧として出
力される。なお、表示オン状態においては、常に基準レ
ベルと同じ電位、つまり、表示オンレベル２０６を採
る。

【００５１】Ｙ駆動手段１２５は、図１１に示すよう
に、ラインスタートクロック１１１を水平クロック１１
２で取り込むことにより、液晶パネル１２７に１ライン
目Ｙ−Ｄ１を“ハイ”にする。以下、水平クロック１１
２が入力される毎に２ライン目のＹ−Ｄ２、３ライン目
のＹ−Ｄ３、…の順に“ハイ”をシフトしていく。その
結果、このＹ駆動手段１２５の出力であるＹ駆動信号１
２６のうち、“ハイ”となっているラインのスイッチン
グ素子５００だけがオンとなり、該ラインにのみ１ライ
ンデータ１２４が表示される。

【００５２】従って、図１１に見られるように、Ｘ駆動
手段１２３が１ライン目の１ラインデータ１２４を出力
している時は、Ｙ駆動手段１２５は表示ラインデータ１
２６のうち、Ｙ−Ｄ１を“ハイ”にする。また、Ｘ駆動
手段１２３が２ライン目の１ラインデータ１２４を出力
している時は、Ｙ駆動手段１２５は表示ラインデータ１
２６のうち、Ｙ−Ｄ２を“ハイ”にする。以下、これを
繰り返すことにより、画面全体の表示を表示を行ってい
る。

【００５３】なお、ＴＦＴ型の液晶パネル１２７上での
表示は、各画素への１ラインデータ１２４が“１”であ
るとき表示オンである白表示となり、“０”であるとき
は表示オフである黒表示となる。

【００５４】カラー表示の動作を、図１４を用いて説明
する。

【００５５】図９の１ラインデータ１２４は、図１４の
Ｒ画素７００、Ｇ画素７０１、Ｂ画素７０２の表示オ
ン、表示オフの組合せで１ドット７０３を供給してい
る。

【００５６】なお、液晶表示において１ラインが６４０
ドットの場合、水平画素数ｍは、６４０ドットの３倍で
あるから、ｍ＝１９２０となり、図１０の１ラインデー
タ２０９は、Ｘ−Ｄ１〜Ｘ−Ｄ１９２０となる。

【００５７】そして、この１ドット７０３を構成するＲ
画素７００、Ｇ画素７０１、Ｂ画素７０２の表示オン、
表示オフの組合せにより８色での文字や図形の表示が可
能となる。

【００５８】次に、コントラスト調節の方法を図１５と
図１６を用いて説明する。

【００５９】液晶パネル１２７は、視角によって表示オ
ン状態と表示オフ状態とのコントラストが変化する。

【００６０】図１５において、可変抵抗８００により液
晶駆動電源１２２の電圧を調節することができる。ま
た、表示オンレベル電圧２０６、表示オフレベル電圧２
０５、２０７は、抵抗８０１〜８０８によってある一定
の比で設定される。そのため、可変抵抗８００を調整し
て、図１６に示すように、液晶駆動電源１２２のレベル
を（ａ）から（ａ’）に変更すると、各液晶印加電圧レ
ベルも上記一定の比を保ったままで変更される。

【００６１】従って、基準レベル２０８に対する表示オ
ンレベルは常に一定で、 （ｃ）−（ｄ）＝（ｃ’）−（ｄ’） の関係を保つ。

【００６２】一方、基準レベルに対する表示オフレベル
２０５，２０７、つまり（ｂ）、（ｅ）に示される電位
は、（ｂ’）、（ｅ’）に変化し、 （ｂ）−（ｄ）＞（ｂ’）−（ｄ’） （ｄ）−（ｅ）＞（ｄ’）−（ｅ’） となる。

【００６３】このようにして、表示オフレベルを変化さ
せることにより、コントラストの調節を行っている。

【００６４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、表
示データが、各表示色１ビットのデジタル信号であり、
“１”、“０”で、表示オン、表示オフを実現してい
る。従って、図１４に示すように液晶パネル１２７の１
ドット７０４が、Ｒ、Ｇ、Ｂ３画素によって構成されて
いる液晶表示装置では８色表示しか実現できず、各表示
色について複数ビットの表示データを用いた多色、多階
調表示に関しては、考慮されていなかった。

【００６５】更に、コントラスト調節は、液晶駆動電源
の調節による表示オフレベルのみの調節を行っていたた
め、中間調表示のコントラスト調節に関しては考慮され
ていなかった。

【００６６】本発明の第１の目的は、多色、多階調表示
可能なＴＦＴ型の液晶表示装置を提供することである。

【００６７】本発明の第２の目的は、あらゆる視角に対
して良好な多階調表示のコントラストを得られるＴＦＴ
型の液晶表示装置を提供することである。

【００６８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、複数の液晶セルをマトリク
ス状に配置して構成される液晶パネルと、階調情報を含
む表示デ−タを出力する階調制御手段と、階調制御手段
の出力する上記表示デ−タに基づいて、液晶駆動信号
と、電圧切替信号とを生成する液晶駆動信号生成手段
と、上記液晶パネルに印加する基準レベル電圧と、該基
準レベル電圧と等しい表示オン電圧と、該基準レベル電
圧とは異なる複数種類の表示オフ電圧とを発生し、上記
電圧切替信号に対応して該表示オフ電圧を切り替えて上
記液晶パネルに出力する電源手段と、上記液晶駆動信号
に応じて、上記液晶パネルに表示デ−タを出力し、上記
電源手段の出力する表示オン電圧と複数種類の上記表示
オフ電圧とのなかから、いずれかを上記液晶セルに印加
するＸ駆動手段とを備えたことを特徴とする液晶表示装
置が提供される。

【００６９】この場合、上記電源手段は、上記表示オフ
電圧の切換を、１フレ−ム毎に行うことが好ましい。

【００７０】また、上記電源手段は、上記表示オフ電圧
の上記基準レベル電圧に対する極性を、該表示オフ電圧
の種類と同数のフレ−ム毎に変更するが好ましい。

【００７１】ここまでに説明した電源手段の発生させる
表示オフ電圧は、何種類でもよいが、例えば、第１表示
オフ電圧と、第２表示オフ電圧との二種類であってもよ
い。この場合は、この第１表示オフ電圧と第２表示オフ
電圧とが交互に切換られることになる。また、その極性
は、２フレ−ム毎に変更されることになる。

【００７２】また、このように、表示オフ電圧を二種類
とした場合には、上記Ｘ駆動手段の出力する表示デ−タ
は、上記第１表示オフ電圧と上記第２表示オフ電圧とを
交互に印加するものと、上記表示オン電圧と上記第１表
示オフ電圧とを交互に印加するものと、上記表示オン電
圧と上記第２表示オフ電圧とを交互に印加するものと、
上記表示オン電圧を常に印加するものとの４種類であっ
ても良い。

【００７３】さらに、上記第２表示オフ電圧は、上記第
１表示オフ電圧よりも上記オン電圧との差が小さく、上
記電源手段は該第１表示オフ電圧を変更することなく該
第２表示オフ電圧のみを変更可能であってもよい。

【００７４】より具体的に説明すると、複数の液晶セル
をマトリクス上に配置して構成される液晶パネルと、こ
の液晶パネルに対して１表示単位分の表示データに対応
する表示オン電圧と表示オフ電圧とを出力するＸ駆動手
段と、該Ｘ駆動手段が出力する表示データを液晶パネル
のどのラインに表示するかを選択走査するＹ駆動手段と
を備え、上記Ｘ駆動手段は、表示データに応じて、１ま
たは２以上のフレーム毎に表示オン電圧と表示オフ電圧
とを切り替えて、オン表示及びオフ表示以外の中間調を
表示する手段を特徴とする液晶表示装置を構成したもの
である。

【００７５】すなわち、本発明において、高輝度表示す
べき画素については、表示オン電圧を連続して印加し、
低輝度表示すべき画素については表示オフ電圧を連続し
て印加し、それらの中間調を表示すべき画素については
表示オン電圧と表示オフ電圧とを切り替えて印加するこ
とにより、液晶表示することができる。

【００７６】更に、多くの階調を得るために、本発明に
おいては、表示オフ電圧よりも、若干輝度の高い第２の
オフ電圧を設ける。この第２の表示オフ電圧と表示オン
電圧を切り替えることにより、上記中間調より高い輝度
の第２の中間調を得ることができる。

【００７７】更に、上記第２の目的を達成するために、
本発明においては、第２の表示オフ電圧のみを調節可能
としている。

【００７８】

【作用】階調制御手段は階調情報を含む表示デ−タを液
晶駆動信号生成手段に出力する。すると、液晶駆動信号
生成手段は、電圧切替信号を電源手段に出力する。ま
た、液晶駆動信号を上記表示デ−タと共にＸ駆動手段に
出力する。

【００７９】すると、電源手段は、該電圧切替信号に同
期して第１表示オフ電圧と第２表示オフ電圧電源手段と
を切り替える。なお、この場合、表示オン電圧と基準レ
ベル電圧とは、一定のまま常に出力する。一方、Ｘ駆動
手段は、液晶駆動信号に従って、階調情報に対応した表
示デ−タを液晶パネルに出力する。これにより階調情報
に応じて、例えば１フレ−ム毎に、第１表示オフ電圧
と、第２表示電圧と、表示オン電圧とが所定の順序で切
替られる。すなわち、表示データに応じて、輝度の異な
る表示状態を交互に表示することにより、その中間調が
表示される。

【００８０】なお、ここでは、表示オフ電圧が二種類の
場合についてのみ説明したが、更に多くの表示オフ電圧
を設定した場合でも同様である。

【００８１】つぎにコントラストの調整について説明す
る。

【００８２】液晶表示装置は、斜めから見た場合、中間
調の部分が見にくくなる。そのため、上記第１表示オフ
電圧を変更することなく、第２表示オフ電圧のみを変更
することにより、斜めの角度から見た場合のコントラス
トを確保しうる。

【００８３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１乃至図８を
用いて説明する。

【００８４】図１は、本発明の一実施例の液晶表示装置
を示すブロック図ある。

【００８５】１００〜１０２は各表示色２ビットパラレ
ルの液晶表示データであり、各々Ｒｅｄ信号、Ｇｒｅｅ
ｎ信号、Ｂｌｕｅ信号である。

【００８６】１０６は多色制御手段であり、各表示色２
ビットパラレルの液晶表示データ１００，１０１，１０
２を、各表示色１ビットシリアルデータ１０７，１０
８，１０９に変換する機能を有している。

【００８７】図１０は、この多色制御手段１０６が、各
表示色２ビットパラレルデータ１００〜１０２を、１ビ
ットシリアルデータ１０７〜１０９に変換を説明する表
である。

【００８８】２ビットパラレルデータが（１，１）のと
きは、表示オンを表し、１ビットシリアルデータは常に
“１”に変換される。２ビットパラレルデータが（０，
０）のときは表示オフを表し、１ビットシリアルデータ
は常に“０”に変換される。２ビットパラレルデータ
（０，１）、（１，０）で表される中間調表示の場合
は、１ビットシリアルデータを１フレーム毎に“１”、
“０”を切り替えて出力する。２つの中間調の区別は、
（０，１）の場合は奇数フレームを“１”、（１，０）
の場合は偶数フレームを“１”とすることにより行っ
た。すなわち、一つの２ビットパラレルデ−タを２フレ
−ムで表示する構成となっている。

【００８９】２レベル液晶駆動信号生成手段１１０は、
液晶駆動信号であるラインスタ−トクロック１１１、水
平クロッック１１２、液晶用表示データ１１３、デ−タ
ラッチクロック１１４、多色用液晶駆動交流化クロック
１１５を、上述した従来と同様の方式で生成している。
但し、多色用液晶駆動交流化クロック１１５は、従来の
液晶駆動交流化クロック２０４の２倍の周期である。つ
まり、２フレ−ム分に対応する周期となっている。

【００９０】さらに本実施例の２レベル液晶駆動信号生
成手段１１０は、電圧切り替えクロック１１６を生成
し、多色用電源回路１１７に出力する構成となってい
る。この電圧切替クロック１１６は、１フレ−ム毎に反
転する信号である。

【００９１】多色用電源回路１１７は、液晶駆動電源１
２２の電圧から液晶印加電圧１１８〜１２を生成する。
１１８はプラス側の多色用表示オフレベル電圧であり、
１１９は表示オンレベル電圧、１２０はマイナス側の多
色用表示オフレベル電圧である。また、１２１は液晶パ
ネル１２７に供給される液晶印加電圧の基準レベル電圧
で、図１２に示した従来技術の基準レベル電圧２０８に
該当するものである。ある。なお、詳細については後ほ
ど説明する。

【００９２】Ｘ駆動手段１２３と１ラインデータ１２
４、Ｙ駆動手段１２５とＹ駆動信号１２６、及び、液晶
パネル１２７は上述した従来技術と同じである。

【００９３】多色用電源回路１１７の構成を詳細に説明
する。

【００９４】図３はその内部構成図である。

【００９５】１２２は従来と同じ液晶駆動電源、１２０
０〜１２０６は液晶駆動電源１２２を分圧するための抵
抗であり、その中の１２０５は可変抵抗である。

【００９６】本実施例の多色用電源回路１１７は、従来
とは異なり、表示オフ電圧のレベルを２種類、つまり、
表示オフレベル電圧１２０７と、表示オフレベル電圧１
２０８とを発生させる構成となっている。表示オフレベ
ル電圧１２０８は、表示オフレベル電圧１２０７よりも
基準レベル電圧１２１との電位差が小さくなっている。
つまり、表示オフレベル電圧１２０８による表示は、表
示オフレベル電圧１２０７より若干明るい表示となる。
なお、表示オフレベル電圧１２０８は、可変抵抗１２０
５で調節可能である。該可変抵抗１２０５による表示オ
フレベル１２０８の変更は、コントラストの調整におい
て使用するものであるが、この点については後ほど説明
する。

【００９７】１２０９は電圧切り替え手段であり、暗い
表示オフレベル電圧１２０７と明るい表示オフレベル電
圧１２０８とを、上述の電圧切り替え信号１１６に従っ
て切り替え、いずれか一方のみを多色用表示オフレベル
電圧１２１０とするものである。

【００９８】表示オンレベル電圧１１９は、対向電極の
基準レベル電圧１２１と同レベルである。なお、該表示
オンレベル電圧１１９が、加えられている液晶画素は、
白表示状態となる。

【００９９】１２１１は電圧加算器であり、表示オンレ
ベル電圧１１９と多色用表示オフレベル電圧１２１０を
加算し、基準レベル電圧１２１から見てプラス側の多色
用表示オフレベル電圧１１８を生成する機能を有する。

【０１００】１２１２は電圧減算器であり、表示オンレ
ベル電圧１１９から多色用表示オフレベル電圧１２１０
を減算し、基準レベル電圧１２１から見てマイナス側の
多色用表示オフレベル電圧１２０を生成する機能を有す
る。

【０１０１】なお、多色用表示オフレベル電圧１１８，
１２０は、電圧切替手段１２０９が表示オフレベル電圧
１２０７と表示オフレベル電圧１２０８のいずれを出力
しているかにより、１フレ−ム毎に共に変化するもので
ある。

【０１０２】本実施例の動作を説明する。

【０１０３】図１の多色制御手段１０６は、各表示色２
ビットパラレルデータを、図２の対応表に従い、１ビッ
トシリアルデータに変換し、２レベル液晶駆動信号生成
手段１１０に出力する。

【０１０４】図２に示したとおり、２ビットパラレルデ
ータが（１，１）のときは表示オンを表し、１ビットシ
リアルデータは常に“１”に変換され、２ビットパラレ
ルデータが（０，０）のときは表示オフを表し、１ビッ
トシリアルデータは常に“０”に変換される。２ビット
パラレルデータ（０，１）、（１，０）で表される中間
調表示の場合は、１ビットシリアルデータを１フレーム
毎に“１”、“０”を切り替えて出力する。２つの中間
調の区別は、（０，１）の場合は奇数フレームを
“１”、（１，０）の場合は偶数フレームを“１”とす
る。

【０１０５】２レベル液晶駆動信号生成手段１１０は、
従来と同様の方式で、液晶駆動信号を生成しＸ駆動手段
１２３に出力する。なお、多色用液晶駆動交流化クロッ
ク１１５、上述したとおり、従来の２倍の周期で、２フ
レーム毎に反転する信号である。

【０１０６】また、２レベル液晶駆動信号生成手段１１
０は、電圧切り替えクロック１１６を生成し多色用電源
回路１１７に出力する。上述したとおり、この電圧切り
替えクロック１１６は、１フレーム毎に反転する信号で
ある。

【０１０７】液晶駆動交流化クロックの周期を２倍とし
た理由を、図４を用いて説明する。

【０１０８】図４（Ａ）の１１００は、従来の液晶駆動
交流化クロック２０４で中間調表示を行った場合の液晶
印加電圧波形であり、１１０１は、本実施例の多色用液
晶駆動交流化クロック１１５で中間調表示を行った場合
の液晶印加電圧波形である。

【０１０９】表示データ１１３は１フレーム毎に表示オ
ン、表示オフを繰り返し、中間調表示を行っていること
を示している。この場合、従来の液晶駆動交流化クロッ
ク２０４では、液晶印加電圧波形１１００のように一方
の極性の電圧しか印加されない。そのため、図４（Ｂ）
に示したように本実施例においては液晶駆動交流化クロ
ック２０４の２倍の周期の多色用液晶駆動交流化クロッ
ク１１５を用い、液晶印加電圧波形１１０１のように極
性の反転を行い、交流化を実現できるようにしたもので
ある。

【０１１０】次に、多色用電源回路１１７の動作を説明
する。

【０１１１】液晶駆動電源１２２から、暗い表示オフレ
ベル電圧１２０７、明るい表示オフレベル電圧１２０
８、表示オンレベル電圧１１９、液晶セルの対向電極の
基準レベル電圧１２１を生成する。

【０１１２】電圧切り替え手段１２０９は、電圧切り替
えクロック１１６に従い、暗い表示オフレベル電圧１２
０７と、明るい表示オフレベル電圧１２０８とを１フレ
−ム毎に切り替える。その結果、多色用表示オフレベル
電圧１２１０のレベルは、１フレ−ム毎に変動する。

【０１１３】電圧加算器１２１１は、この多色用表示オ
フレベル電圧１２１０と、表示オンレベル電圧１１９と
からプラス側の多色用表示オフレベル電圧１１８を生成
する。また電圧減算器１２１２は、マイナス側の多色用
表示オフレベル電圧１２０を生成する。

【０１１４】そして、多色用表示オフレベル電圧１１
８、１２０をＸ駆動手段１２７に供給する。

【０１１５】Ｘ駆動手段１２３において、液晶用表示デ
ータ１１３と、多色用液晶駆動交流化クロック１１５に
従って、液晶印加電圧を選択し、液晶パネル１２７に供
給する。

【０１１６】Ｘ駆動手段の動作を、図５を用いて詳しく
説明する。

【０１１７】図５は、図３の多色電源回路１１７が生成
する液晶印加電圧レベルと、多色用液晶駆動交流化クロ
ック１１５、シリアル表示データ１１３に従った、Ｘ駆
動手段１２３の動作波形を示したものである。

【０１１８】図５において、１３００は表示オンの場
合、１３０１は表示オフの場合、１３０２は暗い中間調
の場合、１３０３は明るい中間調の場合に、液晶画素に
印加される電圧波形である。Ｖ０は表示オンレベル、Ｖ
１は明るい表示オフレベル、Ｖ２は暗い表示オフレベル
である。なお、暗い表示オフレベルＶ２は図３の暗い表
示オフレベル電圧１２０７に、明るい表示オフレベルＶ
１は明るい表示オフレベル電圧１２０８に対応するもの
である。

【０１１９】多色用液晶駆動交流化クロック１１５の周
期は上述したとおり従来の２倍、つまり２フレ−ムであ
る。液晶印加電圧のうち、プラス側の多色用表示オフレ
ベル電圧１１８、マイナス側の多色用表示オフレベル電
圧１２０は、暗い表示オフレベルＶ２と、それより若干
レベルの低い、明るい表示オフレベルＶ１がフレーム毎
に切り替えられている。従って、多色用液晶駆動交流化
クロック１１５の一周期中に、暗い表示オフレベルＶ２
と、明るい表示オフレベルＶ１とが交互に切替られる。

【０１２０】液晶印加電圧の選択方法は図１３を用いて
説明した通りであり、表示オン、表示オフ、暗い中間
調、明るい中間調の液晶印加電圧波形は太線のようにな
る。

【０１２１】表示オンのときの液晶印加電圧１３００
は、全てのフレ−ムにおいてＶ０で一定となり、従来と
同様の波形になる。従って、この状態では視覚的には”
白”表示がなされていることになる。

【０１２２】表示オフのときには、液晶印加電圧波形は
１３０１のように、Ｖ１とＶ２がフレーム毎に切り替え
られる。Ｖ１においてはその表示状態は、”黒”とな
り、また、Ｖ２においてはその表示状態は”灰”とな
る。従って、Ｖ１つまり”黒”と、Ｖ２つまり”灰”と
を交互に表示することにより、視覚的には”黒”と”
灰”の間の中間調が表示オフ状態として表示される。

【０１２３】なお、ここで”白”とは、輝度の高い表示
状態を、また、”黒”は輝度の低い表示状態を意味する
ものである。”灰”とはその間の輝度であることを意味
するものである。そのため、実際に表示される”色”は
当該画素に対応して設けられているカラ−フィルタによ
って決定されるものである。なお、以下の説明中におい
ても同様である。

【０１２４】暗い中間調を表示する場合、つまり、図２
における１ビット表示デ−タが（１、０）の場合には、
多色用表示オフレベル１１８、１２０が暗い表示オフレ
ベルＶ２のときに表示オフ状態となる。そして、多色用
表示オフレベル１１８、１２０が表示オフレベルＶ１の
ときは、表示オン状態となる。従って、液晶印加電圧波
形１３０２のように、表示オンレベルＶ０と、暗い表示
オフレベルＶ２がフレーム毎に切り替えられ、この２つ
のレベルの中間調を表示することになる。つまり”黒”
と”白”とを１フレ−ム毎に交互に表示することによ
り、”黒”と”白”との中間調が表示される。

【０１２５】明るい中間調の場合、つまり、図２におけ
る１ビット表示デ−タが（０、１）の場合には、多色用
表示オフレベル１１８、１２０が明るい表示オフレベル
Ｖ１のときに表示オフ状態となる。また、暗い表示オフ
レベルＶ２の時には表示オン状態となる。従って、液晶
印加電圧波形１３０３のように、表示オンレベルＶ０
と、明るい表示オフレベルＶ１がフレーム毎に切り替え
られ、この２つのレベルの中間調が表示されることにな
る。つまり”灰”と”白”とを１フレ−ム毎に交互に表
示することにより、”灰”と”白”との中間調が表示さ
れる。

【０１２６】以上のように、表示オフレベルを２種類設
け、さらに、これをフレ−ム毎に切替ることにより、一
画素について、４段階の階調表示が可能になる。

【０１２７】次に本発明による輝度レベルの調整を図６
を用いて説明する。

【０１２８】図６は縦軸を輝度、横軸を電圧とし、図５
のＶ０、Ｖ１、Ｖ２と、その時得られる表示輝度を明る
い順に、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３として示したものであ
る。なお、この場合の電圧とは対向電極の基準レベル１
２１との電位差である。

【０１２９】このＶ−Ｂ曲線に図５を用いて説明した液
晶印加電圧レベルＶ０〜Ｖ２と、各表示状態（表示オ
ン、明るい中間調、暗い中間調、表示オフ）をあてはめ
て説明する。

【０１３０】表示オンレベルＶ０と暗い表示オフレベル
Ｖ２とにより、暗い中間調Ｂ２を得ることができる。こ
の明るい中間調Ｂ１は、前述の”白”と”黒”の中間調
に該当するものである。

【０１３１】表示オンレベルＶ０と明るい表示オフレベ
ルＶ１とにより、明るい中間調Ｂ１を得ることができ
る。この明るい中間調Ｂ１は、前述の”白”と”灰”の
中間調に該当するものである。

【０１３２】表示オフレベルＶ１と表示オフレベルＶ２
とにより、中間調であるＢ３が得られる。この中間調Ｂ
３は、前述の”黒”と”灰”の中間調に該当するもので
ある。 常に表示オンレベルＶ０であれば、Ｂ０が表示
される。このＢ０は、前述の”白”に該当するものであ
る。

【０１３３】以上のようにして、明るい順に、Ｂ０、Ｂ
１、Ｂ２、Ｂ３の４階調を得ることができる。

【０１３４】この４階調表示は、液晶パネル１２７に対
する視角によって、その輝度が変化する。そこで、次に
コントラストの調整方法について図３、図７、図８を用
いて説明する。

【０１３５】図３の可変抵抗１２０５は、表示オフレベ
ル電圧１２０８すなわち図７の明るい表示オフレベルＶ
１を調節するための手段である。

【０１３６】図７は、図３の可変抵抗１２０５によるコ
ントラスト調節の動作を示したものである。

【０１３７】図７（Ａ）のＶ１は図３の可変抵抗１２０
５による調節前の明るい表示オフレベルであり、図７
（Ｂ）のＶ１’は調節後の明るい表示オフレベルであ
る。

【０１３８】この図に示すように、明るい中間調レベル
Ｖ１を、Ｖ１’に調節すると、液晶印加電圧波形１５０
０は、液晶印加電圧波形１５０１のように変化し、明る
い中間調を表示する際の液晶印加電圧波形が変化する。

【０１３９】よって、視角に対するコントラストの変化
に対し、明るい中間調の輝度のみを調節してコントラス
ト調節を行うことができる。このことを、図８のＶ−Ｂ
曲線を用いて説明する。

【０１４０】図８は、視角によるＶ−Ｂ曲線の変化、言
い替えれば、視角によるとコントラスト調節を示したも
のである。つまり、液晶パネルは見る角度によりＶ−Ｂ
曲線が異なっており、正面からみた場合と斜めから見た
場合ではコントラストが異なる。

【０１４１】この図には、正面から見た場合と、正面か
ら１０度の角度から見た場合とのＶ−Ｂ曲線を記入して
いる。

【０１４２】図中、正面から見た場合を曲線１６０１
で、１０度の角度から見た場合を曲線１６００で示す。

【０１４３】正面から見た場合には、上述の４階調は、
Ｍ１２，Ｍ０２，Ｍ０１，Ｍ００で示されている。な
お、Ｍ１２はＶ１とＶ２とにより表示される中間調であ
る。Ｍ１２，Ｍ０２，Ｍ０１，Ｍ００についても同様で
ある。

【０１４４】これらの点では、十分に輝度が異なってい
るため、十分に区別することができる。斜めの角度から
見た場合、つまり、曲線１６００においては、これらの
４階調はＳ１２，Ｓ０２，Ｓ０１，Ｓ００で示される位
置にある。なお、Ｓ１２はＶ１とＶ２とにより表示され
る中間調である。Ｓ１２，Ｓ０２，Ｓ０１，Ｓ００につ
いても同様である。この場合、該曲線１６００は、電圧
の小さい領域においては、輝度の下がり具合が急激であ
るが、その中央付近から、水平方向に屈曲し、輝度の下
がり具合がゆるやかになっている。そのため、該傾斜の
ゆるやかな部分に存在するＳ０１，Ｓ０２との間の輝度
の差が小さくなり、十分な識別ができなくなっている。

【０１４５】そのため、本実施例においては、Ｖ１のみ
をＶ１’に変更することにより、輝度の差を確保してい
る。つまり、Ｖ１をＶ１’に変更したことにより、Ｓ０
１がＳ０１’に変化している。一方、Ｓ０２の位置は変
化することがない。つまり、Ｓ０１’を輝度の下がり具
合の急激な領域に移動させることにより、Ｓ０１’とＳ
０２との間の輝度の差を確保して、視角的な識別を可能
としている。なお、電圧が高い部分では傾斜がゆるやか
であるため、Ｓ１２がＳ１’２に変化したことにより、
表示画面全体のコントラストに与える影響は少ない。

【０１４６】以上のように視角に応じて明るい表示オフ
レベルをＶ１からＶ１’に変化させると、明るい中間調
の輝度Ｂ１が、Ｂ１’に調節される。一方、表示オフの
輝度輝度Ｂ３は変化しない。従って、表示オフの輝度Ｂ
３をほとんど変化させることなく、明るい中間調の輝度
Ｂ１のみをＢ１’へと調節することが可能となり、斜め
の角度から見た場合のコントラスト確保できる。

【０１４７】なお、以上説明した実施例においては、表
示オフレベルを二種類設けているが、これに限定される
ものではなく、更に多種類の表示オフレベルを設けても
構わない。その場合は、表示オフレベルの極性を反転さ
せるタイミング、表示オフレベルの切換のタイミング等
の各種条件等も、該種類数に応じて変更することにな
る。

【０１４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶表示装置において、中間調表示を可能として、多色
表示を可能となる。

【０１４９】また、明るい中間調表示の輝度のみを調節
することにより、視角に対して良好なコントラストが得
られる多色表示装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本実施例の多色制御手段１０６による液晶表示
データの変換表である。

【図３】本実施例の多色用電源回路１１７の内部構成図
である。

【図４】液晶交流化を示す液晶印加電圧波形図である。

【図５】本実施例による４階調表示の液晶印加電圧波形
図である。

【図６】本実施例による４階調の輝度を示す図である。

【図７】本実施例によるコントラスト調節時の液晶印加
電圧波形図である。

【図８】本実施例によるコントラスト調節時の上方から
の視角に対する輝度を示す図である。

【図９】従来の液晶表示装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図１０】Ｘ駆動手段１２３の詳細ブロック図である。

【図１１】Ｘ駆動手段１２３、Ｙ駆動手段１２５による
液晶駆動タイミング図である。

【図１２】液晶パネル１２７の内部構造図である。

【図１３】２レベル液晶電圧選択手段３０４の動作を示
す、液晶印加電圧波形図である。

【図１４】液晶パネル１２７上の画素構成図である。

【図１５】従来の液晶表示装置の電源回路２０３の内部
構成図である。

【図１６】従来のコントラスト調節の電圧レベルを示す
図である。

【符号の説明】

１００…液晶表示Ｒｅｄ信号（２ビットパラレル） １０１…液晶表示Ｇｒｅｅｎ信号（２ビットパラレル） １０２…液晶表示Ｂｌｕｅ信号（２ビットパラレル） １０３…水平同期信号 １０４…垂直同期信号 １０５…ドットクロック １０６…多色制御手段 １０７…液晶表示Ｒｅｄ信号（１ビットシリアル） １０８…液晶表示Ｇｒｅｅｎ信号（１ビットシリアル） １０９…液晶表示Ｂｌｕｅ信号（１ビットシリアル） １１０…２レベル液晶駆動信号生成手段 １１１…ラインスタートクロック １１２…水平クロック １１３…液晶用表示データ １１４…データラッチクロック １１５…多色用液晶駆動交流化クロック（２フレーム反
転） １１６…電圧切り替えクロック １１７…多色用電源回路 １１８…表示オフレベル電圧 １１９…表示オンレベル電圧 １２０…表示オフレベル電圧 １２１…基準レベル電圧 １２２…液晶駆動電源 １２３…Ｘ駆動手段 １２４…１ラインデータ １２５…Ｙ駆動手段 １２６…表示ラインデータ １２７…液晶パネル ２０４…液晶駆動交流化クロック（１フレーム反転） ３０４…２レベル液晶電圧選択手段 ５０１…画素電極 ５０２…液晶層 ５０３…対向電極 １２０７…表示オフレベル電圧 １２０８…表示オフレベル電圧 １２０９…電圧切り替え手段 １２１０…表示オフレベル電圧 １２１１…電圧加算器 １２１２…電圧減算器 １３０２…暗い中間調表示時液晶印加電圧波形 １３０３…明るい中間調表示時液晶印加電圧波形 １５００…コントラスト調節前液晶印加電圧波形 １５０１…コントラスト調節後液晶印加電圧波形 １６００…視角１０度の位置から見た場合のＶ−Ｂ曲線 １６０１…正面から見た場合のＶ−Ｂ曲線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古橋 勉 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社 日立製作所 マイクロエレク トロニクス機器開発研究所内 (72)発明者 滝田 功 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社 日立製作所 マイクロエレク トロニクス機器開発研究所内 (72)発明者 高橋 孝次 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所 茂原工場内 (56)参考文献 特開 平４−27995（ＪＰ，Ａ) Ｃ−390「ＴＦＴ−ＬＣＤの多色駆動 方式」、1990年電気情報通信学会秋季全 国大会講演論文集分冊５、社団法人電子 情報通信学会、1990年９月15日 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 3/36 G09G 3/20 G02F 1/133

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マトリクス状に配置された複数の液晶セル
   を有する液晶パネルと、 階調情報を含む表示データを出力する階調制御手段と、前記 階調制御手段が出力する前記表示データに基づい
   て、液晶駆動信号と電圧切替信号とを生成する液晶駆動
   信号生成手段と、前記 液晶パネルに印加される基準レベル電圧との電位差
   が異なる２種類の表示オフ電圧を、前記電圧切替信号に
   応じて切り替えて出力するとともに、前記２種類の表示
   オフ電圧のいずれよりも前記基準レベル電圧に近い表示
   オン電圧を出力する電源手段と、前記 液晶駆動信号に応じて、前記液晶パネルに前記表示
   データを出力し、前記電源手段の出力する前記表示オン
   電圧と前記表示オフ電圧とのなかから、いずれかを前記
   液晶セルに印加するＸ駆動手段とを備え、 前記電源手段は、 前記２種類の表示オフ電圧のうち、前記基準レベル電圧
   との電位差が大きなほうの第一表示オフ電圧を変更せず
   に、前記基準レベル電圧との電位差が小さいほうの第二
   表示オフ電圧を変更可能である ことを特徴とする液晶表
   示装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の液晶表示装置であって、 前記 電源手段は、前記２種類の 表示オフ電圧の切替を、１フレームごとに
   行うことを特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の液晶表示装置であって、 前記 電源手段は、前記 基準レベル電圧に対する、前記表示オフ電圧の極性
   を、該表示オフ電圧の種類と同数のフレームごとに変更
   することを特徴とする液晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項１、２および３のうちのいずれか１
   項に記載の液晶表示装置であって、 前記 Ｘ駆動手段が出力する表示データには、前記 第一表示オフ電圧と前記第二表示オフ電圧とを交互
   に印加するものと、前記 表示オン電圧と前記第一表示オフ電圧とを交互に印
   加するものと、前記 表示オン電圧と前記第二表示オフ電圧とを交互に印
   加するものと、前記 表示オン電圧を常に印加するものと、 の４種類が存在することを特徴とする液晶表示装置。