JP3353011B1

JP3353011B1 - 階調表示方法

Info

Publication number: JP3353011B1
Application number: JP2002162003A
Authority: JP
Inventors: 豊尾崎
Original assignee: 株式会社ヒューネット; 豊尾崎
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2002-12-03
Anticipated expiration: 2021-12-19
Also published as: JP2003098505A

Abstract

【要約】【課題】従来のパルス電圧印加方式の階調表示方
法と比較して、恰もアナログ電圧を印加しているかのよ
うな繊細な多階調表示を行うことができる新規な階調表
示方法を提供すること。【解決手段】印加時間制御部１０２は、ＬＣＤパネル
２０の液晶に対して、当該液晶に電圧を印加したときの
立ち上がり応答特性と、液晶への電圧印加を停止したと
きの立ち下がり応答特性との非対称性を利用して、液晶
にＬＣＤパネル２０の１点灯期間と比較して短い周期の
オンオフパターンの電圧を印加することにより、１点灯
期間内での透過光量の積分値を微細に調整して、所望の
階調表示を行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は階調表示方法に関
し、特に新しい階調表示方式の階調表示方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、多階調表示を行うアクティブ
マトリクス型液晶表示装置が知られている。この多階調
表示は、例えば表示階調数分の基準電圧のうち、階調表
示データに対応する１つの基準電圧をアナログスイッチ
により選択し、選択した基準電圧で液晶表示装置を駆動
することにより行われる。

【０００３】図１８は、アクティブマトリクス型液晶表
示装置を駆動する従来の液晶駆動装置を示すブロック図
である。この液晶駆動装置では、第１のラッチ１、第２
のラッチ２、及びデコーダ３が液晶表示装置の各垂直画
素ライン毎に設けられている。

【０００４】第１のラッチ１は、１水平走査期間におい
て各垂直画素ラインに８段階の階調を指定する３ビット
の階調データＤ０〜Ｄ２を読み取る。すなわち、この階
調データＤ０〜Ｄ２は、第１のラッチ１によってラッチ
され、１水平走査期間だけ保持される。

【０００５】第２のラッチ２は、第１のラッチ１に保持
された階調データＤ０〜Ｄ２を次の１水平走査期間にお
いてデコーダ３に供給する。デコーダ３は、第２のラッ
チ２からの階調データＤ０〜Ｄ２を復号し、復号信号Ｓ
０〜Ｓ７をアナログスイッチＡ０〜Ａ７の制御端子にそ
れぞれ出力する。

【０００６】このアナログスイッチＡ０〜Ａ７は、入力
端にそれぞれ供給される基準電圧Ｖ０〜Ｖ７を復号信号
Ｓ０〜Ｓ７に対応して選択的に出力する。すなわち、基
準電圧Ｖ０〜Ｖ７のうちの１つが復号信号Ｓ０〜Ｓ７に
よって選択され、液晶駆動電圧として出力される。

【０００７】基準電圧Ｖ０〜Ｖ７は、図１９に示すよう
に、階調レベルに対応している。したがって、階調デー
タに基づく基準電圧が選択され、その基準電圧を印加電
圧として液晶パネルに出力することにより、印加電圧に
対応する光透過量が得られ、それにより階調表示が可能
となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶駆動装置では、液晶を高速に駆動させることについ
て十分ではない。この結果、十分な輝度を得るために
は、ＬＥＤの出力を増大させる必要がある。ところが、
このようにすると、消費電力が増大して実用的でない。

【０００９】特に近年、インターネットの普及により、
画像などの大量のデータを迅速に伝送するニーズが増え
てきており、また多階調も実現する必要がある。特に動
画像の表示を行うために、液晶の高速駆動及び多階調表
示が望まれている。

【００１０】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、高速に多階調表示を行うことができる新規な階調
表示方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の階調表示方法
は、発光部の１点灯期間内で液晶の透過率を変化させる
ことにより、当該１点灯期間内で所望の透過光量を得
て、階調表示を行う階調表示方法であって、液晶に電圧
を印加したときの立ち上がり応答特性と、液晶への電圧
印加を停止したときの立ち下がり応答特性との非対称性
を利用して、液晶に前記１点灯期間と比較して短い周期
のオンオフパターンの電圧を印加することにより、前記
１点灯期間内での透過光量の積分値を微細に調整して、
所望の階調表示を行う。

【００１２】この方法によれば、電圧印加における立ち
上がりと立ち下がりの非対称を利用して、電圧印加単位
の組み合わせで階調を表現するので、より多い多階調表
示を実現することが可能となる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１９】（実施の形態１）図１は、実施の形態１に
係る液晶駆動装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施の形態１に係る液晶駆動装置１０は、階調データ
に応じて電圧印加時間を制御する印加時間制御部１０２
と、階調に対応する印加時間（ＯＮ時間）を対応づけた
参照テーブル１０１と、印加時間制御部１０２から出力
されたＯＮ時間制御信号にしたがって、定電圧発生回路
１０５で発生された一定電圧をＬＣＤパネル２０に対し
て出力するスイッチ１０３とを備えている。

【００２０】参照テーブル１０１は、図２に示すよう
に、階調レベルとスイッチをＯＮにしている印加時間と
を対応づけているテーブルである。ここで、本発明に係
る液晶駆動装置の階調表示について図３〜図５を用いて
説明する。

【００２１】図３は、光透過率と時間との間の関係を示
す図であり、図４は、印加電圧と時間との間の関係を示
す図であり、図５は、階調毎の印加電圧と時間との間の
関係を示す図である。

【００２２】液晶に電圧を印加することにより液晶が応
答して光を透過するときには、図３（Ａ）に示すような
光透過率を示す。図３（Ａ）において光透過率１０％か
ら９０％になるまでにかかる時間をτ_ONとする。

【００２３】一方、液晶への電圧印加を停止して光が遮
断されるときには、図３（Ｂ）に示すような光透過率を
示す。図３（Ｂ）において光透過率９０％から１０％に
なるまでにかかる時間をτ_OFFとする。

【００２４】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）から明らかなよ
うに、τ_ONよりもτ_OFFが長くなっている。これは、電
圧を印加することにより液晶が応答して光が透過するま
での時間と、電圧印加を停止して光が遮断されるまでの
時間に違いがあることを意味する。

【００２５】この場合において、液晶の応答速度τＯＮ
は、ｋＧ²／（Ｖ²−Ｖ_th ²）で表され、液晶の応答速度
τ_OFFは、ｋ’Ｇ²で表される（ｋ、ｋ’：定数、Ｖ：印
加電圧、Ｖ_th：しきい値電圧、Ｇ：セルギャップ）。こ
の式から分かるように、液晶の応答速度は、電圧印加
（τ_ON）と電圧印加停止（τ_OFF）で異なっている。こ
のため、電圧印加と電圧印加停止とでは、電圧の時間変
化の割合が異なる、すなわち非対称である。

【００２６】したがって、液晶は、印加電圧２．５Ｖを
印加した場合と、印加電圧５Ｖを印加した場合とで、図
４に示すように印加電圧値に到達する時間（立ち上が
り）が異なり、印加電圧５Ｖを印加した場合の方が印加
電圧値に到達する時間が短くなる。

【００２７】上述したように、液晶に電圧を印加するこ
とにより液晶が応答して（開口して）光を透過する。し
たがって、ある時間だけ電圧を印加しつづけると、その
時間液晶が応答しつづけて開口した状態となり、光を透
過しつづける。したがって、その時間の透過光量は、そ
の時間における印加電圧の積分値と考えることが可能で
ある。すなわち、図４における斜線部分の面積が透過光
量を表すと考えることができる。具体的には、印加電圧
５Ｖの場合の透過光量は図４における左上がり斜線で表
された面積であり、印加電圧２．５Ｖの場合の透過光量
は図４における右上がり斜線で表された面積である。

【００２８】従来の液晶駆動における階調表示では、図
４に示す２．５Ｖや５Ｖのような基準電圧をあらかじめ
設定しておき、その基準電圧を液晶に印加している。上
述したように、透過光量を開口時間の総量、すなわち印
加電圧×時間（図４における斜線の面積）で考えると、
図５に示すように、印加電圧を一定にしておき、印加時
間（ｔ０〜ｔ７）を制御することが可能となる。いいか
えると、図５において、印加時間を変えることにより、
立ち上がりから立ち下がりまでの波形が変わり、それに
伴って波形内の面積（印加電圧×時間）が変わることと
なる。その結果、透過光量が異なることになり、階調表
示を実現することができる。

【００２９】このような階調表示においては、印加電圧
を一定にすることができるので、印加状態、非印加状態
をタイミングで制御する、すなわちディジタル制御が可
能となる。ディジタル制御になることにより、制御が容
易となる。また、すべての階調レベルについて液晶の応
答速度が速い比較的高い印加電圧で行うので、全体とし
ての液晶駆動時間を短縮することが可能となる。

【００３０】次に、上記構成を有する液晶駆動装置の動
作について説明する。

【００３１】階調表示における階調レベルを表す階調デ
ータが液晶駆動装置１０の印加時間制御部１０２に入力
される。階調データは、例えば８階調であれば３ビット
で表現されており、階調レベル０〜７と設定される。

【００３２】印加時間制御部１０２は、階調データを受
け取ると、図２に示す参照テーブル１０１を参照して、
階調データに対応する印加時間（ＯＮ時間）を設定す
る。そして、印加時間制御部１０２は、決定したＯＮ時
間だけスイッチ１０３に対してＯＮ時間制御信号を出力
する。このようにして、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すよう
に、所定の印加電圧に対して印加時間をディジタル制御
することにより階調表示を行う。

【００３３】スイッチ１０３は、印加時間制御部１０２
からのＯＮ時間制御信号にしたがってスイッチをＯＮに
してＬＣＤパネル２０のピクセルに対して電圧を印加す
る。すなわち、ソース電極線にＯＮ時間制御信号にした
がって信号電圧を供給して、液晶を駆動させる。

【００３４】このように本実施の形態に係る液晶駆動装
置は、ディジタル制御により多階調表示を行うことが可
能となる。これにより、多階調表示における制御が容易
となる。また、すべての階調表示において、応答速度が
速くなる比較的高い印加電圧で時間制御を行うので、全
体としての液晶駆動時間を短縮することが可能である。
また、このように、液晶駆動電圧を一定値として時間制
御でディジタル的に印加するので、液晶駆動装置で通常
必要とされているＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）コン
バータが不要となる。

【００３５】（実施の形態２）図７は、実施の形態２に
係る液晶駆動装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施の形態２に係る液晶駆動装置は、階調データに応
じて電圧印加時間を制御する印加時間制御部１０２と、
階調に対応する印加パターン（ＯＮパターン）を対応づ
けたパターンテーブル１０４と、印加時間制御部１０２
から出力されたＯＮパターン制御信号にしたがって、定
電圧発生回路１０５により発生された一定電圧をＬＣＤ
パネル２０に対して出力するスイッチ１０３とを備えて
いる。

【００３６】パターンテーブル１０４は、図８に示すよ
うに、階調レベルとスイッチをＯＮにする印加パターン
とを対応づけているテーブルである。印加パターンとし
ては、例えば、図９に示すような所定の液晶駆動時間を
複数のブロックに分割して電圧印加・電圧非印加を切り
替えたパターンなどが考えられる。

【００３７】液晶に電圧を印加する場合、図３（Ａ）及
び図３（Ｂ）に示すように、立ち上がりと立ち下がりが
非対称となる。したがって、これを利用すると、図９に
示すように、電圧印加時間が同じであっても、パターン
が異なることにより、電圧印加単位（図９のパターンに
おける１つのブロック）の組み合わせで、印加電圧×時
間の面積が異なることになる。その結果、実施の形態１
よりも細かい階調表示を行うことが可能となる。

【００３８】例えば、従来のＰＷＭ制御のようにＬＥＤ
の単位発光期間の間で電圧印加時間を変えるのではな
く、実施の形態では単位発光期間内での電圧印加パター
ンを変えるようになっている。ここでＬＥＤの単位発光
期間とは、各液晶に対応するように設けられているＬＥ
Ｄ（発光ダイオード）が発光を開始してから停止するま
での期間をいう。

【００３９】因みに、この実施の形態の場合、フィール
ドシーケェンシャル法を使った表示を行うようになされ
ており、ＬＥＤアレイをバックライトとして用いて、こ
れを高速で点滅させるようになっている。すなわち上記
単位発光期間とは、この各ＬＥＤアレイの１回分の点灯
期間である。

【００４０】かくして、ＬＥＤの単位発光期間内で電圧
印加パターンを変えるようにしたことにより、例えば従
来のＰＷＭ制御と比較して格段に繊細な階調表示ができ
る。

【００４１】次に、上記構成を有する液晶駆動装置の動
作について説明する。

【００４２】階調表示における階調レベルを表す階調デ
ータが液晶駆動装置１０の印加時間制御部１０２に入力
される。階調データは、例えば１６階調であれば４ビッ
トで表現されており、階調レベル０〜１５と設定され
る。

【００４３】印加時間制御部１０２は、階調データを受
け取ると、図８に示すパターンテーブル１０４を参照し
て、階調データに対応する印加パターン（ＯＮパター
ン）を決定する。そして、印加時間制御部１０２は、決
定したＯＮパターンだけスイッチ１０３に対してＯＮパ
ターン制御信号を出力する。

【００４４】スイッチ１０３は、印加時間制御部１０２
からのＯＮパターン制御信号にしたがってスイッチをＯ
ＮにしてＬＣＤパネル２０のピクセルに対して電圧を印
加する。すなわち、ソース電極線にＯＮパターン制御信
号にしたがって信号電圧を供給して、液晶を駆動させ
る。

【００４５】このように本実施の形態に係る液晶駆動装
置は、ディジタル制御により多階調表示を行うことが可
能となる。これにより、多階調表示における制御が容易
となる。また、すべての階調表示において、応答速度が
速くなる比較的高い印加電圧で時間制御を行うので、全
体としての液晶駆動時間を短縮することが可能である。
また、このように、液晶駆動電圧を一定値として時間制
御でディジタル的に印加するので、液晶駆動装置で通常
必要とされているＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）コン
バータが不要となる。

【００４６】また実施の形態に係る液晶駆動装置では、
電圧印加における立ち上がりと立ち下がりの非対称を利
用して、電圧印加単位の組み合わせで階調を表現するの
で、より多い階調表示を実現することが可能となる。

【００４７】さらにＬＥＤの単位発光期間内で電圧印加
パターンを変えるようにしたことにより、繊細な階調表
示ができる。

【００４８】（実施の形態３）この実施の形態は、液晶
の定格電圧の最大電圧を印加したときに液晶の各時点で
の透過光量をＬＥＤ発光期間で積分して得られる面積を
考慮して、各階調データに対応した電圧印加時間（また
は電圧印加パターン）を設定する。具体的には、図１０
に示すように、駆動電圧が印加されたときに液晶を透過
する透過光量波形をＬＥＤ発光期間で積分した面積（図
の斜線部分の面積）を各階調に対応付ける。

【００４９】すなわち、入力される階調データが高階調
を示すものほど、図１０の斜線部分の面積が大きくなる
ように液晶を駆動する。実際には、印加電圧は液晶の定
格電圧の最大電圧で一定となるようにしているので、電
圧印加時間（または電圧印加パターン）を変えることに
より、階調に応じて斜線部分の面積を変化させる。因み
に、図１０（Ａ）は時点ｔ０から時点ｔａの期間に印加
電圧をオン状態としたときの液晶の経時的な透過光量の
変化の様子を示し、図１０（Ｂ）は、液晶に所定パター
ンの電圧を印加したときの液晶の経時的な透過光量の変
化の様子を示す。具体的には、図１０（Ｂ）は、図９の
印加パターン♯３の電圧を印加した場合を示すものであ
り、時点ｔ０から時点ｔ２の期間、時点ｔ３から時点ｔ
４の期間、及び時点ｔ５から時点ｔ６の期間にＯＮ電圧
を印加した場合を示すものである。

【００５０】このようにこの実施の形態の液晶駆動装置
においては、透過光量をＬＥＤ発光期間で積分した面積
を階調と対応付けて液晶への電圧印加時間を設定するこ
とにより、一定の印加電圧により液晶を駆動した場合で
も、恰もアナログ電圧で液晶を駆動しているかのような
繊細な階調表示を行うことができる。

【００５１】また液晶にＬＥＤ発光期間での透過光量の
面積を考慮したオンオフパターンの電圧を印加するよう
にしたことにより、一段と階調データに応じた繊細な階
調表示ができるようになる。つまり、図１０（Ａ）と図
１０（Ｂ）を比較すれば明らかなように、オンオフパタ
ーンの電圧を印加すれば（図１０（Ｂ））、ＬＥＤ発光
期間での透過光量の面積をより細かく選定できるように
なるので、より繊細な階調表現が可能となる。例えば１
０ビットのオンオフパターンを設定すれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ
それぞれで１０２４通りの階調表現が可能となる。

【００５２】さらにこの実施の形態では、実際にＬＥＤ
が発光する時点から所定時間ぶんだけ前の時点から液晶
に対してオンオフパターンの電圧を印加するようにして
いる。この結果、ＬＥＤの発光開始時点から所望の透過
率を得ることができるようになるので、ＬＥＤの出力を
増大させることなしに、表示画面の輝度を上げることが
できるようになる。

【００５３】このような液晶駆動装置は、実施の形態１
において上述した液晶駆動装置１０の参照テーブル１０
１を以下に述べるように作成すれば実現できる。図１１
は参照テーブル１０１を作成するための装置を示し、参
照テーブル１０１に各階調データに対応付けた電圧印加
時間（または電圧印加パターン）を格納する。

【００５４】参照テーブル作成装置は階調データを印加
時間設定回路２０１に入力させる。印加時間設定回路２
０１は階調データで指示される階調毎に、複数の印加時
間（または複数の印加パターン）を設定する。すなわち
１つの階調データに対して、短い印加時間から長い印加
時間へと順次複数の印加時間を設定する。このように設
定された印加時間（または印加パターン）はスイッチ２
０２のオンオフ制御信号として使われる。

【００５５】スイッチ２０２には定電圧発生回路２０３
から常に一定の電圧（この実施の形態の場合には、最大
定格電圧５［ｖ］）が入力され、この電圧が印加時間設
定回路２０１により設定された時間だけＬＣＤパネル２
０の液晶に駆動電圧として印加される。

【００５６】ＬＣＤパネル２０には輝度センサ２０４が
設けられており、輝度センサ２０４から得られた液晶の
透過光量が積分回路２０５に送出される。積分回路２０
５は、透過光量をＬＥＤ発光期間で積分することにより
図１０の斜線部分で示す面積を求め、この面積を階調判
断回路２０６に送出する。階調判断回路２０６には階調
データも入力される。階調判断回路２０６は各階調と積
分面積を比較し、その階調に対応した面積が入力された
ときに参照テーブル１０１に書込みを許可する書込制御
信号を送出する。

【００５７】参照テーブル１０１には書込情報として階
調データ及び印加時間情報（または印加パターン情報）
が与えられており、階調判断回路２０６により書込みが
許可されたときに、階調データと印加時間（または印加
パターン）とが対応付けられて書込まれる。このように
して参照テーブル１０１には、図１０の斜線部分の面積
が考慮された、各階調に対応した電圧印加時間（または
電圧印加パターン）が格納される。

【００５８】因みに、実際の画像を表示する際には、階
調と輝度との関係が、図１２に示すようなガンマ曲線に
のるような点を選択することが理想的である。このと
き、この実施の形態のように、液晶に対して各色ＬＥＤ
の発光期間内で印加パターンの異なる電圧を印加すれ
ば、印加パターンによって非常に多くの階調を作ること
ができるので、ガンマ曲線上の点を容易に選択すること
ができるようになり、高精度のガンマ補正が可能とな
る。

【００５９】次に図１３を用いて、この実施の形態の液
晶駆動装置の動作を説明する。図１３（Ａ）は液晶に印
加する駆動電圧波形を示す。図１３（Ｂ）は図１３
（Ａ）のパターンの電圧を印加したときの液晶の透過光
量を示す波形図である。また図中、Ｒ、Ｇ、Ｂと示され
ている部分は、各色のＬＥＤの発光期間を表す。

【００６０】すなわち、時点ｔ１で駆動電圧が印加され
ると、この時点ｔ１から透過光量が上昇し始める。そし
て時点ｔ２になるとＲ（赤）のＬＥＤが発光する。次に
時点ｔ２で駆動電圧が印加されなくなると、この時点ｔ
２から透過光量が下降し始める。次に時点ｔ２ａから時
点ｔ３までＯＮ電圧が印加されるとこの期間に透過光量
は上昇する。次に時点ｔ３で駆動電圧が印加されなくな
ると、この時点ｔ３から透過光量が下降し始め、時点ｔ
４で光量が０となる。因みに、時点ｔ１から時点ｔ２の
期間は、透過光量は上昇していくがＬＥＤが発光してい
ないので、ＬＣＤ表示はされない。

【００６１】同様に、時点ｔ６で駆動電圧が印加される
と、この時点ｔ６から透過光量が上昇し始める。時点ｔ
７でＧ（緑）のＬＥＤが発光し始めると、この時点ｔ７
からＬＣＤ表示が開始される。次に時点ｔ７ａから駆動
電圧が印加されなくなると、この時点ｔ７ａから透過光
量が下降し始める。次に時点ｔ７ｂから時点８の期間に
ＯＮ電圧が印加されると透過光量が上昇する。次に時点
ｔ８で駆動電圧が印加されなくなると、この時点ｔ８か
ら透過光量が下降し始め、時点ｔ９で透過光量が０とな
り表示終了となる。

【００６２】同様に、時点ｔ１０で駆動電圧が印加され
ると、この時点ｔ１０から透過光量が上昇し始め、時点
ｔ１１でＢ（青）のＬＥＤが発光し始めると、この時点
ｔ１１からＬＣＤ表示が開始される。次に時点ｔ１２で
駆動電圧が印加されなくなると共にＬＥＤの発光が停止
するので表示終了となる。因みに、このＢ（青）の表示
では、透過光量と発光期間で囲まれる面積が最大となっ
ているので、この液晶における最大階調が表示されてい
ることを意味する。

【００６３】同様に、時点ｔ１３で駆動電圧が印加され
ると、この時点ｔ１３から透過光量が上昇し始め、時点
ｔ１４でＲ(赤)のＬＥＤが発光し始めると、この時点ｔ
１４からＬＣＤ表示が開始される。次に時点ｔ１５で駆
動電圧が印加されなくなると、この時点ｔ１５から透過
光量が下降し始め、時点ｔ１６で透過光量が０となり表
示終了となる。

【００６４】このようにこの実施の形態に係る液晶駆動
装置は、液晶を定格電圧の最大電圧で駆動するようにし
ているので、図１３(Ｂ)に示す透過光量波形の立上がり
及び立下りが急峻となり、液晶の応答速度を速くするこ
とができる。これにより、例えばフレーム周波数を上げ
ることもできるようになる。

【００６５】また透過光量をＬＥＤ発光期間で積分した
面積を考慮した電圧印加時間を設定しているので、階調
に適合した繊細な階調表示ができるようになる。

【００６６】さらにＬＥＤ発光期間での透過光量の面積
を考慮したオンオフパターンの電圧を印加するようにし
たことにより、一段と階調データに応じた繊細な階調表
示ができるようになる。

【００６７】ここでこの実施の形態の液晶駆動装置との
比較例として、従来の印加電圧可変方式で液晶を駆動し
た場合の波形図を、図１４に示す。この液晶駆動方式で
は、指定された階調が高くなるほど、印加電圧値を大き
くするようになっている。

【００６８】すなわち、時点ｔ１から時点ｔ３までの期
間、中程度の駆動電圧が印加されると、液晶からはこの
電圧値に応じた大きさの透過光量が得られる。同様に、
時点ｔ４から時点ｔ６までの期間、比較的大きな値の駆
動電圧が印加されると、液晶からはこの電圧値に応じた
比較的大きな光量の透過光が得られる。

【００６９】また時点ｔ７から時点ｔ９までの期間、最
大の駆動電圧が印加されると、液晶からはこの電圧値に
応じた最大光量の透過光が得られる。さらに時点ｔ１０
から時点ｔ１２までの期間、小さな値の駆動電圧が印加
されると、液晶からはこの電圧に応じた小さな光量の透
過光が得られる。因みに、実際にＬＣＤ表示がされるの
は、それぞれＲＧＢのＬＥＤが発光している時点ｔ２か
ら時点ｔ３の期間、時点ｔ５から時点ｔ６の期間、時点
ｔ８から時点ｔ９の期間、時点ｔ１１から時点ｔ１２の
期間である。

【００７０】この印加電圧可変方式の液晶駆動では、各
表示期間内の透過光量波形の平均の高さに着目して駆動
電圧値を設定している。例えば、時点ｔ２から時点ｔ３
の期間の透過光量の平均の高さが指定された階調を満た
すような駆動電圧が設定される。

【００７１】これに対して、実施の形態の透過光量積分
方式の液晶駆動では、透過光量の積分面積を考慮した液
晶駆動を行っているので、従来の液晶駆動方式と比較し
て、より視覚に即した繊細な階調表現を行うことができ
る。

【００７２】このようにこの実施の形態の液晶駆動装置
によれば、液晶からの透過光量の積分値を基準にして駆
動電圧を制御しているので、結果的に液晶に印加する駆
動電圧を液晶の応答時間（オン・オフ）よりも時間的に
早く変化させるようになっている。これにより液晶の開
口度合いを時間的に最適なタイミングで制御して所望の
輝度を得ることができる。

【００７３】（実施の形態４）図１との対応部分に同一
符号を付して示す図１５は、実施の形態４の液晶駆動装
置の構成を示す。この液晶駆動装置は、ＬＣＤパネル２
０の近傍に温度センサ３０１が設けられている。温度セ
ンサ３０１は液晶の周辺温度を検出すると、当該検出結
果を温度情報として補正回路３０２に送出する。

【００７４】補正回路３０２は、温度情報に基づいて、
印加時間制御部１０２から出力されるＯＮ時間制御信号
を補正する。ここで液晶は、図１６に示すように、温度
が低くなるほど液晶の応答速度が遅くなり、透過光量が
低くなる温度特性を有する。この実施の形態では、この
点を考慮して、ＯＮ時間制御信号に対して液晶の周辺温
度が低くなるほどＯＮ時間が長くなるような補正を行
う。

【００７５】かくして以上の構成によれば、上述した実
施の形態１〜実施の形態３により得られた効果に加え
て、液晶の温度特性も考慮した一段と階調表示精度の向
上した液晶駆動装置を実現できるといった効果を得るこ
とができる。

【００７６】（実施の形態５）図１との対応部分に同一
符号を付して示す図１７は、実施の形態５の液晶駆動装
置の構成を示す。この液晶駆動装置では、ＬＣＤパネル
２０の周縁の目立たない位置に輝度検出部４０１が設け
られている。この実施の形態の場合、輝度検出部４０１
は、液晶セルアレイの中に配置された検知用セルと、こ
の検知用セルの輝度を検出するフォトセンサとにより構
成されている。そしてフォトセンサにより検出された輝
度検出結果が輝度情報として補正回路４０２に送出され
る。

【００７７】補正回路４０２には、輝度検出部４０１か
らの輝度情報に加えて、階調データも入力されており、
輝度情報と階調データを比較する。そして輝度情報が階
調データと異なる場合は、その差分に応じて、印加時間
制御部１０２から出力されるＯＮ時間制御信号を補正す
る。具体的には、階調データで示される階調に対して輝
度情報で示される輝度のほうが小さい場合には、ＯＮ時
間が長くなるようにＯＮ時間制御信号を補正する。

【００７８】ここでＬＥＤは、長年使用すると経年変化
により輝度が低下する傾向がある。特にＲＧＢのうちＢ
（青）のＬＥＤは、経年変化により輝度が大きく低下す
る場合がある。この実施の形態では、この点を考慮し
て、ＯＮ時間制御信号に対して液晶の透過光の輝度が低
くなるほどＯＮ時間が長くなるような補正を行う。これ
に加えて、輝度情報に応じて各色の電流値を変更するこ
とにより、ホワイトバランスを取り直す補正を行う。こ
れにより輝度バランスの良い液晶表示装置を得ることが
できる。

【００７９】かくして以上の構成によれば、上述した実
施の形態１〜実施の形態３により得られた効果に加え
て、ＬＥＤの経年変化による輝度の低下も考慮した一段
と階調表示精度の向上した液晶駆動装置を実現できると
いった効果を得ることができる。

【００８０】（他の実施の形態）なお、本実施の形態に
おけるＬＣＤパネルの液晶分子の動作モードとしては、
ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twist
ed Nematic）モード、強誘電性液晶モード、複屈折モー
ド、ゲスト・ホストモード、動的散乱モード、相転移モ
ードなどに適用することができる。

【００８１】また本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々変更して実施することが可能である。例えば、
上記実施の形態では、印加電圧が５Ｖである場合につい
て説明しているが、本発明はこれに限定されず、印加電
圧が５Ｖ以外である場合にも適用することができる。

【００８２】また上述した実施の形態３では、実施の形
態１の参照テーブル１０１に透過光量積分方式によるデ
ータを格納することにより、液晶の透過光量をＬＥＤ発
光期間で積分した面積が考慮された電圧印加時間を設定
する場合を中心に述べたが、これに限らず、実施の形態
２のパターンテーブル１０４に透過光量積分方式による
データを格納するようにしてもよい。この場合、あるパ
ターンの電圧を液晶に印加したときの液晶の透過光量を
検出し、この透過光量をＬＥＤ発光期間で積分した面積
を考慮して、各階調に適した電圧印加パターンを設定す
ればよい。

【００８３】特に本発明のパターン電圧印加方法は、実
施の形態２で上述したように、１回のＬＥＤ発光期間内
において階調データに応じたパターン電圧を印加するこ
とにより従来のＰＷＭ制御に比べて階調データに応じた
繊細なＬＣＤ表示ができるようになっている。これに加
えて、この印加パターンを上述した積分面積に応じて決
定することにより、一段と階調データに応じた繊細なＬ
ＣＤ表示ができるようになる。

【００８４】また上述した実施の形態４では、温度検出
結果に応じて電圧印加時間を補正する場合について述べ
たが、これに限らず、温度検出結果に応じて電圧印加パ
ターンを補正するようにしてもよい。

【００８５】同様に上述した実施の形態５では、輝度検
出結果に応じて電圧印加時間を補正する場合について述
べたが、これに限らず、輝度検出結果に応じて電圧印加
パターンを補正するようにしてもよい。

【００８６】また上述の実施の形態では、透過光量の積
分値を考慮したパルスパターン制御方式を、Ｄ／Ａコン
バータを用いない制御に適用した場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、Ｄ／Ａコンバータを使用し
た制御にも適用できる。例えば特定の階調（例えば４階
調）を表現できるＤ／Ａコンバーター（因みに、実施の
形態のようなディジタル制御の場合は２階調のＤ／Ａコ
ンバーターと考えることが出来る）と、本発明の駆動方
式（例えば４値の電圧印加パターン）とを組み合わせれ
ば、一段と多階調の階調表現が可能となる。

【００８７】さらに上述の実施の形態では、本発明によ
る階調表示方法を、フィールドシーケンシャル方式の液
晶表示装置に適用した場合について述べたが、本発明は
これに限らず、例えばカラーフィルタ方式やプロジェク
タ方式等の他の液晶表示装置に適用した場合でも、上述
の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶に電圧を印加したときの立ち上がり応答特性と、液
晶への電圧印加を停止したときの立ち下がり応答特性と
の非対称性を利用して、液晶に前記１点灯期間と比較し
て短い周期のオンオフパターンの電圧を印加することに
より、前記１点灯期間内での透過光量の積分値を微細に
調整して、所望の階調表示を行うようにしたことによ
り、高速に多階調表示を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る液晶駆動装置の概略構成を
示すブロック図

【図２】図１に示す液晶駆動装置における参照テーブル
を示す図

【図３】光透過率と時間との間の関係を示す図

【図４】印加電圧と時間との間の関係を示す図

【図５】階調毎の印加電圧と時間との間の関係を示す図

【図６】電圧印加のタイミングを示す図

【図７】実施の形態２に係る液晶駆動装置の概略構成を
示すブロック図

【図８】図７に示す液晶駆動装置におけるパターンテー
ブルを示す図

【図９】電圧印加パターンを示す図

【図１０】実施の形態３による透過光量積分方式の説明
に供する透過光量と時間との関係を示す図

【図１１】実施の形態３に係る液晶駆動装置に使われる
参照テーブル作成の説明に供するブロック図

【図１２】ガンマ補正の説明に供する特性曲線図

【図１３】実施の形態３による透過光量積分方式におけ
る動作の説明に供する波形図

【図１４】実施の形態３との比較に使われる印加電圧可
変方式の説明に供する波形図

【図１５】実施の形態４に係る液晶駆動装置の概略構成
を示すブロック図

【図１６】液晶の温度特性を示す図

【図１７】実施の形態５に係る液晶駆動装置の概略構成
を示すブロック図

【図１８】従来の液晶駆動装置の概略構成を示すブロッ
ク図

【図１９】光透過率と印加電圧との間の関係を示す図

【符号の説明】

１０液晶駆動装置２０ＬＣＤパネル１０１参照テーブル１０２印加時間制御部１０３スイッチ１０４パターンテーブル１０５、２０３定電圧発生回路２０１印加時間設定回路２０４輝度センサ２０５積分回路３０１温度センサ３０２、４０２補正回路４０１輝度検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ０９Ｇ 3/20 ６３１Ｇ０９Ｇ 3/20 ６３１Ｕ６４１６４１Ａ６４２６４２Ｆ６７０６７０Ｌ 3/34 3/34 ＪＨ０４Ｎ 5/66 Ｈ０４Ｎ 5/66 Ｂ 9/30 9/30 (56)参考文献特開平８−54859（ＪＰ，Ａ) 特開平３−134695（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−231423（ＪＰ，Ａ) 特開平11−296150（ＪＰ，Ａ) 特開平10−268849（ＪＰ，Ａ) 特開平９−114421（ＪＰ，Ａ) 特開平11−38386（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 3/00 - 3/38 G02F 1/133 H04N 5/66 H04N 9/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部の１点灯期間内で液晶の透過率を
変化させることにより、当該１点灯期間内で所望の透過
光量を得て、階調表示を行う階調表示方法であって、前記液晶に電圧を印加したときの立ち上がり応答特性
と、前記液晶への電圧印加を停止したときの立ち下がり
応答特性との非対称性を利用して、前記液晶に前記１点
灯期間と比較して短い周期のオンオフパターンの電圧を
印加することにより、前記１点灯期間内での透過光量の
積分値を微細に調整して、所望の階調表示を行うことを
特徴とする階調表示方法。