JP3277121B2 - 液晶デイスプレイの中間表示駆動方式 - Google Patents
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Description
プレイにおける駆動方式及び新規な制御構造に係わるも
のである。本願発明は特に中間調表示の際の色毎の遷移
を有効に防止したTFTLCDの駆動方式及び新規な制
御構造に係わるものである。
液晶デイスプレイ装置(以下、LCDという)が表示手
段として用いられるようになってきた。LCDはコンピ
ュータの画面として利用される他に、例えば、テレビ画
面、投射装置の原画像などに広く応用されている。液晶
を利用したこの表示方法は低駆動電圧であるので、低消
費電力、応答速度が比較的速い等の数々の利点を有して
おり、これからもその応用分野の拡大が図られるものと
して期待されている。
どはアクティブ・マトリクス方式である。アクティブ・
マトリクス方式とは画素毎に駆動のための回路素子を組
み込んで、その表示特性を大幅に向上させたものをい
う。そして、アクティブマトリクス方式のLCDのうち
スイッチング素子として薄膜3端子トランジスタを用い
たものをTFT(Thin-Film Transistor)方式と呼ぶ。そ
して、TFTをスイッチング素子として用いたLCDの
ことをTFT液晶デイスプレイ(以下、TFTLCDと
いう)という。
めには、画像を構成する階調データをLCDに対して与
え、それに応じて、LCDを駆動する必要がある。図1
にTFTLCDの制御部の構成を示す。液晶表示を行う
部分はアレイ及びセルからなる部分1である。この部分
の構成については当業者に周知である。アレイ/セル部
分1はXドライバ3及びYドライバ5に接続されてい
る。Xドライバ3は階調データを供給されて、その階調
に応じた電圧をセルに対して印加する機能を有してい
る。一方、Yドライバ5はスイッチング素子のゲートに
接続されており、一定のタイミングでXドライバ3によ
ってセルに印加された電圧を導通/非導通する。
制御部10によって供給される。データ制御部10は外
部から供給されたR/G/Bデータをラッチしてバッフ
ァにストアするデータ制御回路12と、バッファにスト
アされた階調データを所定のタイミングでXドライバ3
に出力するタイミング制御回路14とから構成されてい
る。なお、クロック信号が外部からデータ制御回路12
とタイミング制御回路14に供給され、所定のタイミン
グを与える。Xドライバ3、Yドライバ5、及び、デー
タ制御部10には電源7が接続されている。
上に画面を表示させるときには、各色の画素毎に階調に
応じた電圧を印加する必要がある。つまり、画素の駆動
は単純なオン・オフ制御ではなく、いくつかのレベル
(階調)に区分された電圧を印加してその画素の透過率
を調整し、複雑な中間色を表示することが可能となるの
である。このような制御を実現するために、R/G/B
それぞれの信号レベルを調節して各画素に供給する。例
えば、64階調の白黒の表示をする場合には、64段階
の電圧レベルを設定し、それぞれの階調データに応じて
各画素の電圧の印加を行う。そして、理想的にはある階
調に対応する電圧を付与した場合には、R/G/B全て
の色で同一の透過率が実現できることが理想である。こ
のときの関係を図2に示す。図2は縦軸を透過率、横軸
を印加電圧としてプロットしたものである。ここで、印
加電圧は階調によって決定される。従って、ある階調n
を選んだときに、印加電圧Vnはその階調に応じて決定
される。そして、図2の関係に従って、その階調Vnに
おける透過率Tnが実現される。この、階調と印加電圧
と透過率との関係はR/G/B全てにおいて同一である
ことが理想とされる。
る透過率とは微妙なずれを有する。この原因はツイスト
ネマテイック液晶の特定のねじれ(階調及び印加電圧と
一義的に対応する)に対する、光の変調の度合いが波長
によって若干異なるからである。つまり、同じようにね
じれた状態の液晶層を通過しても、これによって通過光
が受ける変調の度合いに波長依存性があるので、与えら
れた一つの階調に対して色によって輝度のばらつきが生
じるのである。この現象を図3に示す。図3に示すとお
り、印加電圧の広い範囲で青(B)の透過率が赤
(R)、緑(G)の透過率を上回っている。つまり、各
色において階調と印加電圧との関係は一義的に定まるも
のであるから、中間色の表示においては同一の階調を各
色で選び、同一の印加電圧を印加したとしても、青
(B)の透過率のみが上にシフトする。このように、透
過率と印加電圧の相関関係(以下、透過率/印加電圧特
性という)の依存性には色(波長)依存性がある。そし
て、これをなんら補正することなく表示を行えば、中間
調において実際の色調よりも青に遷移し、画面全体が青
みがかってしまう。この状態を色度図に表したものが図
4に示される。図4は理想状態が実現できれば白色の状
態においてL63となるはずであるものの、実際は、透
過率/印加電圧特性の波長依存性により、L0、つま
り、青の方にシフトしている状態を示す。
方法が提案されてきた。これらは(1)LCDの構造に
よって補正を行う方法と、(2)電気的な制御によって
補正を行う方法とに大きく分類される。
プ構造の採用である。マルチギャップ構造とはR/G/
Bの各色の画素のカラーフィルタの厚さを変えることに
よって、液晶封入部分の厚さ(ギャップ)を変え、色毎
の透過率/印加電圧特性を一致させる構造をいう。しか
し、マルチギャップ構造を実現するためには製造上の困
難が伴う。つまり、マルチギャップを実現するためにカ
ラーフィルターの厚さの調整、液晶セルを構成する2枚
のガラス基板間のギャップの均一化等、極めて困難な問
題が生じる。そして、これらは困難であるゆえに、歩留
まりよく実現することができない。その結果、価格の上
昇を招いたり、表示特性の向上の実現が達成できなかっ
たりする。
バに与える基準電圧(階調電圧)を色毎に別々に印加す
るという方法がある。この方法によれば、確かに透過率
/印加電圧特性の依存性を改善することが可能である。
しかし、基準電圧を別々に制御する必要があり、そのた
めの回路構成が大幅に複雑になる。これはコストの上昇
や実装上の困難性を生じる。別の方法としては、R/G
/Bのある特定の色を基準電圧として設定して、その基
準電圧に対して残りの色毎にオフセット電圧を印加する
方法がある。この方法も、前述した基準電圧を別々に印
加する場合の問題点があるほか、R/G/Bの透過率/
印加電圧特性を示す曲線の傾きが同一ではない場合には
所期の効果を示すことができない。つまり、オフセット
電圧方式によれば、全ての印加電圧領域において均一な
オフセット電圧を印加することによって補正を行うため
に、透過率/印加電圧特性を示す曲線の傾きが全ての印
加電圧領域に共通する場合ではないと有効に補正ができ
ないのである。
願されている。例えば、特開平01−101586号公
報には色毎に異なる液晶駆動電圧レベルを設定して、そ
れぞれのレベルを各画素に印加する技術が開示される。
また、特開平03−6986号公報には色毎に駆動電圧
を一定電圧遷移させて透過率を均一にする技術が開示さ
れている。特開平03−290618号公報には色毎に
階調制御信号を独立に入力することによって、同様の目
的を達成する技術が開示されている。
は、透過率/印加電圧特性の色毎の依存性を有効に補正
するTFTLCDの駆動方式を提供するものである。本
願発明の第二の目的は、有効な補正を極めて単純な方式
によって実現することである。これによって、本願発明
においては制御方式の複雑化、回路の付加による実装上
の制約等の問題点を回避しつつ、上記補正を可能ならし
めることを目的とする。
は、電源と、表示セルと、表示セル及び上記電源に接続
され階調データに対応する電圧を出力する第一のドライ
バと、第二のドライバと、電源に接続されていて外部か
ら階調データが入力されるとともに、所定のタイミング
で階調データ(階調を表現するためのビット列)を第一
のドライバに出力するデータ制御手段と、を具備するカ
ラー液晶表示装置によって解決できる。より具体的に
は、データ制御手段は少なくとも一つの波長に係わる階
調を加減して補正された階調を生成する演算回路と、補
正された階調を生成する時間分、他の波長に係わる補正
されない階調の出力を遅延させる遅延手段と、を含むカ
ラー液晶表示装置によって上述した課題は解決される。
れたデータ制御部10を改良することによって実現する
ことができる。本願発明によるデータ制御部の構成を図
5に示す。従来技術ではデータ制御部はラッチ及びバッ
ファのみで構成されている。しかし、本願発明において
は修正を加えようとする色に係わる階調データを一旦演
算回路に入力し、階調を加減算して階調を数段階シフト
させることによって、修正の対象とはならない他の色と
同等の透過率を実現するものである。
しており、補正の対象とならない色を赤(R)、緑
(G)としている。R,Gに係わる階調データは図5中
R0〜R5またはG0〜G5で示される。
分20はデータラッチ回路22とバッファ回路26を含
み、この点は従来技術におけるデータ制御部と同様であ
る。但し、従来技術におけるデータ制御部と異なり、デ
イレイ回路24を含んでいる。これは、Bに係わる階調
データB0〜B5が後述するように演算回路、条件判定
テーブルによって操作される時間を補償し、Bに係わる
修正された階調データと同一のタイミングでドライバに
対する出力を行うためである。
によれば64段階の階調を示すためのビット列である。
つまり、(B0,B1,B2,B3,B4,B5)とい
うビットから構成され、例えば、(B0,B1,B2,
B3,B4,B5)=(001000)であれば階調は
「4」となり、(B0,B1,B2,B3,B4,B
5)=(001110)であれば階調は「28」とな
る。なお、この点は、R,Gに係わる階調データである
R0〜R5またはG0〜G5も同様である。
れる部分30について詳細な説明を加える。この部分に
よって、Bに係わる階調データの階調の補正がなされ
る。つまり、Bに係わる階調データはまず演算回路32
に供給される。演算回路32においてはR,Gに係わる
階調データとの比較に応じて、階調が例えば0乃至4レ
ベル低くなるように減算される。このように階調自体を
補正することによって、R,Gに係わる階調データによ
って実現される階調に係わる透過率と整合を行う。
判定テーブル33にも供給される。条件判定テーブル3
3は階調に応じて加減量を調整するための条件を判定す
る。条件判定テーブル33の模式図を図6に示す。この
ように、条件判定テーブル33には階調に対応づけられ
て条件が設定されている。階調に対応した条件は条件判
定テーブル33から加減算テーブル34に出力される。
加減算テーブル34は実際の加減量を設定する機能を有
する。加減算テーブル34の模式図を図7に示す。つま
り、条件判定テーブル33から出力された条件に応じ
て、加減量が設定される。補正すべき階調の量である加
減量は演算回路32に供給される。
るBに係わる階調によって異なることを考慮して、条件
判定テーブル33、加減算テーブル34が設けられてい
る。条件判定テーブル33、加減算テーブル34は模式
的に表したが、例えば、ソフトウエアによって実現する
ことができる。
回路を用いればハードウエアによっても実現可能であ
る。図6に示した具体的な条件を実現するために、階調
データB0〜B5が図8に示したような論理回路に入力
される。例えば、AND回路101には階調0〜3の場
合に相当するときの条件Aを作り出すために、B2〜B
5の階調データを反転入力する。また、AND回路10
2についても同様に条件Aに相当する階調61〜63に
対応する階調データB0,B2〜B5が入力される。A
ND回路101とAND回路102の出力はOR回路1
06に入力され、回路110によって条件Aが出力され
る。AND回路103、AND回路104は条件Bを生
成するための回路である。これらには別途論理回路群1
20で作り出された出力122が入力され、所望の階調
データ4〜10及び54〜60の場合に条件Bを出力す
るように構成される。OR回路106、107の出力が
ない場合は条件Cが設定されるべき場合であり、この場
合はAND回路108によって回路110に出力が供給
され、条件Cの生成が実現する。条件A,B,Cは回路
110のQ1〜Q3から出力される。
0及びR,Gに係わる階調データが入力される回路20
の実際の動作を説明する。例えば、階調「2」、つま
り、(B0,B1,B2,B3,B4,B5)=(01
0000)が入力されたときは、まず、その入力が条件
判定テーブル33によって判定される。図6に示すよう
に、条件判定テーブル33においては条件Aが加減算テ
ーブル34に出力され、その後、図7に示すように加減
算テーブル34においては加減量として「0」が演算回
路に出力される。従って、階調「2」はなんら補正を受
けることなく、バッファ回路36を介してXドライバに
供給される。この処理によって、一定の遅延が生じる。
従って、Bに係わる階調「2」に対応するR及びGに係
わる階調データはその遅延分デイレイ回路24によって
遅延を受ける。その結果、Bに係わる階調データがバッ
ファ回路36からXドライバに対して出力されるタイミ
ングと、R,Gに係わる階調データがバッファ回路26
からXドライバに対して出力されるタイミングは同時に
なる。
0」、つまり、(B0,B1,B2,B3,B4,B
5)=(001010)だった場合について説明する。
この場合、図6に示すように、条件判定テーブル33に
おいては条件Cが加減算テーブル34に出力され、その
後、図7に示すように加減算テーブル34においては加
減量として「−4」が演算回路に出力される。従って、
階調「20」は演算回路32によって補正を受け、階調
「16」(20−4=16)としてバッファ回路36を
介してXドライバに供給される。
な補正を受け、Xドライバに供給される。従って、図3
に示したような色毎に均一ではない透過率/印加電圧特
性が改善される。
遷移を有効に防止した結果の透過率/印加電圧特性を図
9に示す。この図では縦軸は透過率であり、横軸は階調
レベルとなっているが、R/G/Bの全てについて、同
一の階調レベルでは同一の透過率を実現している。従っ
て、透過率/印加電圧特性の色毎の依存性の差異を有効
に補正するという本願発明の課題を解決していることが
わかる。
データを減算することによって、R,Gに係わる階調デ
ータと整合させたが、逆に、R,Gに係わる階調データ
を加算することによって、Bに係わる階調データと整合
を図ることによって本願発明の目的を達成できることも
当業者であれば自明である。
性の色毎の依存性の差異を有効に補正することができ
る。また、階調レベルに応じて補正量を調整することが
可能であり、かつ、補正量の絶対値も設定条件、加減量
の設定により柔軟に変更可能である。
的な回路を設けるのみであり、極めて単純な方式によっ
て透過率/印加電圧特性の色毎の依存性の差異を有効に
補正することができる。本願発明においては従来技術に
おける制御方式の複雑化、回路の付加による実装上の制
約等の問題点を回避しつつ、上記補正を可能ならしめて
いる。つまり、本願発明の実現にはデータ制御回路内に
条件判定回路等を組み込むだけであり、Xドライバの構
造、セルの構造の変化を施す必要がない。従って、極め
て実現方式として単純である。
図である。
圧特性を示す。
電圧特性を示す。
を示した色度図である。
ータ制御部の模式図である。
ブルの模式図である。
ルの模式図である。
件判定テーブルをハードウエアで実現する回路を示す。
て修正された透過率/印加電圧特性を示す。
Claims (6)
- 【請求項1】表示セルと、上記表示セル及び電源に接続
され階調データに対応する電圧を出力するドライバと、
外部から階調の設定に係わる外部設定階調データが入力
されるとともに、所定のタイミングで上記階調データを
上記ドライバに出力するデータ制御手段と、を具備する
カラー液晶表示装置であって、 上記データ制御手段は、少なくとも一つの波長に係わる
上記外部設定階調データを異なる階調データに補正する
演算手段と、 上記少なくとも上記一つの波長に係わる外部設定階調デ
ータに応じて、補正量を調整する調整手段と、 上記補正された階調を生成する時間分、上記少なくとも
一つの波長以外の他の波長に係わる補正されない階調を
保持するバッファ手段と、 を含み、 上記調整手段は、条件判定手段と加減量設定手段とを有
し、 上記条件判定手段は、入力された上記一つの波長に係わ
る外部設定階調データが第1のグループを構成する複数
の外部設定階調データに含まれる場合は、第1の補正条
件データを出力し、入力された上記一つの波長に係わる
外部設定階調データが第2のグループを構成する複数の
外部設定階調データに含まれる場合は、第2の補正条件
データを出力し、 上記加減量設定手段は、上記条件判定手段からの異なる
補正条件データに応じて異なる加減量データを出力し、 上記演算手段は、上記加減量設定手段からの加減量デー
タを上記外部設定階調データに加減演算することによ
り、階調データを補正する、 カラー液晶表示装置。 - 【請求項2】上記データ制御手段が、上記補正された階
調の階調データと、上記補正されない階調の階調データ
とを同時に出力することを特徴とする、請求項1のカラ
ー液晶表示装置。 - 【請求項3】上記第1のグループは、第1の連続した複
数の階調を含み、 上記第2のグループは、第2の連続した複数の階調を含
み、 上記第1の連続した複数の階調は、上記第2の連続した
複数の階調よりも階調中央側であり、 上記第1のグループに対応する補正量は上記第2のグル
ープに対応する補正量よりも大きく設定されている、請
求項1に記載のカラー液晶表示装置。 - 【請求項4】上記第1の連続した複数の階調は中央階調
を含んでいる、請求項3に記載のカラー液晶表示装置。 - 【請求項5】上記第2の連続した複数の階調は、上記第
1の連続した複数の階調よりも大きい透過率を有する階
調であり、 上記第2のグループは、さらに、上記第1の連続した複
数の階調よりも小さい透過率を有する階調から構成され
る第3の連続した複数の階調を有する、 請求項4に記載のカラー液晶表示装置。 - 【請求項6】複数色を表示する表示装置において、階調
による印加電圧の波長依存性を解消する階調制御方法で
あって、 上記複数色のうちの少なくとも一つの色に係わる階調を
補正して、入力された階調データに係わる階調と異なる
補正された階調を作り出し、 上記補正に所要する時間分、上記複数色のうちの他の色
に係わる階調の設定のための階調データの出力を遅延さ
せて、上記複数色の階調データを同時に出力する階調制
御方法であって、 上記補正は入力された階調データに対応する条件を判定
し、上記条件に対応した加減量を決定し、上記決定され
た加減量と上記入力された階調データとを演算すること
により行われ、上記条件の種類数は上記階調データ数よ
りも小さい、複数色を表示する表示装置における階調制
御方法。
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