JP3943605B2 - 多階調表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置等の表示装置に係り、特に多階調表示を可能とする多階調表示装置および多階調表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置に代表される表示装置には、高精細化は勿論のこと、多階調表示の要求が高まっている。
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称する。）等のスイッチ素子が複数の表示画素の各々に設けられるアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例にとると、この液晶表示装置は複数の画素電極、これら画素電極に対向する対向電極、およびこれら画素電極と対向電極との間に保持される液晶組成物を有する。一般に、このような構造の液晶表示装置は、各フレーム（Ｆ）期間保持される駆動電圧を各表示画素の電極間に印加することにより画像表示を行なう。
【０００３】
このように駆動される液晶表示装置において例えば６４（＝２6 ）階調という多階調表示を実現する場合、液晶組成物の劣化を防止するため交流駆動する必要から６４×２段階もの電圧レベルを必要とする。
【０００４】
しかし、６４×２段階もの電圧レベルを備えた駆動電圧を用意することは、駆動回路用ＩＣの消費電力あるいはコストの増大を招くことから好ましい方式ではない。
【０００５】
他の駆動方式としては、パルス幅変調方式が知られている。この方式では、画素電極に印加される駆動電圧の電圧レベルを表示階調に応じて変化させる代わりに、駆動電圧の印加期間、すなわちパルス幅を表示階調に応じて変化させる。
【０００６】
しかしながら、パルス幅変調方式も、６４（＝２6 ）階調等の多階調の表示においては駆動回路の複雑化や制御の困難性を招くといった問題がある。
最近ではフレーム・レート・コントロール（ＦＲＣ）方式が上述の問題点を解決して多階調表示を実現するために開発された。この方式は、連続する複数のフレーム（Ｆ）期間を１周期として１表示期間を構成し、１表示期間において画素電極に所定レベルの駆動電圧を印加することにより表示画素をＯＮするフレーム期間（Ｆ）数を制御する。特開平２−１１５８９３号はこのＦＲＣ方式を用いた液晶表示装置で発生するフリッカを防止できる技術を開示する。この技術では、複数の隣接表示画素が一制御単位とされ、隣接表示画素間でＯＮされるフレーム期間（Ｆ）数が変化する。
上述のＦＲＣ方式は、駆動電圧の電圧レベルを変化させる必要をなくすことができるうえ、パルス幅変調方式で生じた不都合も解消できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、より多くの階調表示をＦＲＣ方式において実現させるためには、１表示期間を構成するフレーム期間（Ｆ）数をさらに増大させる必要がある。例えば、６４（＝２6 ）階調等の多階調表示を実現させようとすると、このフレーム期間（Ｆ）数の増大に伴い、視覚的に多階調表示が認識されなくなったり、フリッカが発生するといった問題を引き起こしてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、上記した技術課題に対処するために成されたものであって、表示品位の低下およびフリッカ等の発生を招くことなく多階調表示を実現できる多階調表示装置および多階調表示方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、入力されるｋ（ｋは２よりも大きい正の整数）ビット多階調表示データに応じて画像表示を行なう多階調表示装置において、複数の表示画素を備える表示パネルと、２ ｉ （ｉはｋよりも小さい正の整数）個の電圧レベルの階調電圧が設定される階調電圧発生回路と、ｍ（ｍは２以上の正の整数）フレーム期間で一表示階調が得られる完全魔法陣に基づき構成される第１階調パターンを発生する第１階調パターン発生回路と、ｎ（ｎはｍよりも大きい正の整数）フレーム期間で他の一表示階調が得られる魔法陣に基づき構成される第２階調パターンを発生する第２階調パターン発生回路と、多階調表示データをｋビットからｉビットに変換すると共に、多階調表示データが変換結果として階調電圧発生回路に設定された階調電圧に対応する場合には、ｉビットの多階調表示データをそのまま出力し、多階調表示データが変換結果として階調電圧に対応しない場合には、第１階調パターン発生回路または第２階調パターン発生回路を選択し、その出力に応じてｉビットの多階調表示データを演算処理して出力する選択制御手段と、この選択制御手段の出力に応じて表示パネルに階調電圧発生回路から所定階調電圧を供給する駆動手段とを備え、第１階調パターン発生回路においては、第１階調パターンのｍフレームを構成する各テーブルの隣り合うテーブル相互間の軸方向が各フレーム期間毎に夫々異なる軸方向に回転するように各テーブルが選択されて出力される多階調表示装置が提供される。
【００１６】
【作用】
本発明に係る多階調表示装置では、上記したように、ｍ（ｍは２以上の正の整数）フレーム期間で一表示階調が得られる完全魔法陣に基づき構成される第１階調パターンを発生する第１階調パターン発生回路と、ｎ（ｎはｍよりも大きい正の整数）フレーム期間で他の一表示階調が得られる魔法陣に基づき構成される第２階調パターンを発生する第２階調パターン発生回路と、入力される多階調表示データに応じて階調電圧を選択するための選択制御手段とを備えている。
【００１７】
入力される多階調表示データをｋビットからｉビットに変換すると共に、多階調表示データが変換結果として階調電圧発生回路に設定された階調電圧に対応する場合には、ｉビットの多階調表示データをそのまま出力し、多階調表示データが変換結果として階調電圧に対応しない場合には、第１階調パターン発生回路もしくは第２階調パターン発生回路を選択し、第１階調パターン発生回路と第２階調パターン発生回路のいずれか一方の出力に応じてｉビットの多階調表示データを演算処理することで、予め用意された所定の電圧レベルに対応するよう変換される。このため、予め用意されない電圧レベルに対応する階調表示が可能となる。
【００１８】
また、多階調表示データに基づいて、異なるフレーム（Ｆ）期間で制御される第１階調パターン発生回路と第２階調パターン発生回路のいずれか一方の出力との演算処理に応じて予め用意された所定の電圧レベルが選択される場合においても、多階調表示を実現するために制御すべきフレーム期間（Ｆ）数が大幅に増大することがなく、このためフリッカ等の発生がなく、しかも表示品位を損なうことなく多階調表示を実現することができる。
【００１９】
また、本発明の多階調表示装置では、第１階調パターンのｍフレームを構成する各テーブルの隣り合うテーブル相互間の軸方向が各フレーム期間毎に夫々異なる軸方向に回転するように各テーブルが選択されて出力されるように構成された第１階調パターン発生回路を備えている。
【００２０】
このように、各テーブル相互間でその軸方向が異なるように選択出力することで、表示階調の乱れや表示画面のちらつきをより一層改善することが可能となる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例に係るティブマトリクス型の液晶表示装置を図面を参照して説明する。この液晶表示装置は６４（＝２6 ）階調で画像を表示するよう構成される。
【００２３】
この液晶表示装置1は、図１に示すように、（６４０×３）列×４８０行でマトリクス状に配列される表示画素を備えたカラー表示が可能な液晶パネル11と、この液晶パネル11に電気的に接続されるＸドライバ101およびＹドライバ201と、これらＸドライバ101およびＹドライバ201を制御する液晶コントローラ251と、外部から入力される６ビット階調表示データを４ビット階調表示データに変換して液晶コントローラ251に出力する階調信号変換回路301と、図３に示すように１フレーム（Ｆ）期間毎に基準電圧に対して極性反転される１６個の方形波電圧からなる階調電圧（Ｖ0，Ｖ1，Ｖ2…Ｖ15）をＸドライバ101に出力する階調電圧発生回路501とを備えて構成されている。尚、この実施例では、フレーム反転駆動を例にとっているが、よりフリッカ等の発生を防止するために、フレーム反転駆動にライン反転駆動等を組み合わせる場合は、１フレーム（Ｆ）期間毎に基準電圧に対して極性反転されると共に、所定の水平走査線期間毎にも基準電圧に対して極性反転される方形波電圧を階調電圧（Ｖ0，Ｖ1，Ｖ2…Ｖ15）として用いると良い。
【００２４】
この液晶パネル11は、いわゆるアクティブマトリクス型と呼ばれ、各表示画素電極21毎にＴＦＴ31が設けられている。ＴＦＴ31に接続される走査線13には、シフトレジスタで構成されるＹドライバ201 から走査パルス（ＶG ）が供給され、所定期間、ＴＦＴ31が導通状態となる。これにより、Ｘドライバ101 に接続された信号線15からの階調電圧がＴＦＴ31を介して表示画素電極21に書き込まれ、液晶容量（Ｃlc）と、補助容量線51によって液晶容量（Ｃlc）と並列に設けられる補助容量（Ｃs ）とに１フレーム（Ｆ）期間保持され画像表示が成される仕組みとなっている。
【００２５】
Ｘドライバ101 は、図２に示すように、入力される４ビット階調表示データをシフトクロック（CK）とスタートパルス（ST）に基づいて順次転送するシフトレジスタ111 と、シフトレジスタ111 からの出力を変換するデコーダ113 と、デコーダ113 の出力に応じて１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）の内の一つを選択して出力する選択回路115 と、この出力を所定期間保持するラッチ回路117 とを備えている。
【００２６】
次に、この液晶表示装置1 の階調信号変換回路301 について説明する。
この階調信号変換回路301 は、外部から入力される６ビット階調表示データを、階調電圧発生回路501 に用意された１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）のいずれかが選択されるように４ビット階調表示データに変換する階調制御回路331 を備えている。
【００２７】
変換された４ビット階調表示データが階調電圧発生回路501 に予め用意された階調電圧に対応する場合、この４ビット階調表示データを演算処理することなく出力し、また、変換された４ビット階調表示データが、予め階調電圧発生回路501 に用意された階調電圧の中間の階調に相当する場合、中間の階調を表現するための演算処理を施した後に出力する演算処理回路351 とを備えている。
【００２８】
また、この階調信号変換回路301 は、変換された４ビット階調表示データの演算処理を行なうための第１階調パターン発生回路311 および第２階調パターン発生回路321 に選択回路341 を介して接続されている。尚、この選択回路341 は、外部から入力される６ビット階調表示データが予め階調電圧発生回路501 に用意された階調電圧間の中間の表示階調に対応する場合、表示階調に応じた階調制御回路331 からの出力により第１階調パターン発生回路311 または第２階調パターン発生回路321 のいずれかを選択するよう機能するものである。
【００２９】
第１階調パターン発生回路311 は、液晶パネル11の表示画素領域を、図４（ａ）に示すように、隣り合う４行，４列で構成された四角形状を成す１６個の表示画素（４×４マトリクス）を第１制御単位とし、一表示画面を１２０行×４８０列のブロックに区切って制御するものである。第１階調パターン発生回路311 は、連続する４フレーム（Ｆ）期間を第１表示期間として各第１制御単位を制御するものである。従って、各階調パターンは、一表示階調を実現するための１６個の階調補助データから成る一テーブルが図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように４枚で一表示階調を実現するよう構成され、第１階調パターン発生回路311 には、このような階調パターンが３階調分が記憶されている。
【００３０】
また、第２階調パターン発生回路321 は、液晶パネル11の表示画素領域を、図４（ｂ）に示すように、隣り合う６行，６列で構成された四角形状を成す３６個の表示画素（６×６マトリクス）を第２制御単位とし、一表示画面を８０行×３２０列のブロックに区切って制御するものである。第２階調パターン発生回路321 は、連続する６フレーム（Ｆ）期間を第２表示期間として各第２制御単位を制御するものである。従って、各階調パターンは、一表示階調を実現するための３６個の階調補助データから成る一テーブルが図１１（ａ）〜（ｆ）に示すように６枚で一表示階調を実現するよう構成され、第２階調パターン発生回路321 には、このような階調パターンが２階調分が記憶されている。
【００３１】
第１階調パターン発生回路311 は、図１０に示す各階調パターン中から第１から第４テーブルの一つを選択する４フレームカウンタ、一テーブル中から表示画素に対応した階調補助データを得るための４ラインカウンタおよび４カラムカウンタから成る第１指定回路313 に接続されている。第２階調パターン発生回路321 は、図１１に示す各階調パターン中から第１から第６テーブルの一つを選択する６フレームカウンタ、一テーブル中から表示画素に対応した階調補助データを得るための６ラインカウンタおよび６カラムカウンタから成る第２指定回路323 に接続されている。
【００３２】
このようにして構成される階調信号変換回路301 は、外部から入力される６ビット階調表示データを階調制御回路331 により４ビット階調表示データに変換すると共に、変換された４ビット階調表示データが階調電圧発生回路501 に予め用意された階調電圧に対応する場合、この４ビット階調表示データを演算処理回路351 にて演算処理することなく液晶コントローラ251 を介してＸドライバ101 に出力し、また、変換された４ビット階調表示データが、予め階調電圧発生回路501 に用意された階調電圧の中間の階調に相当する場合、選択回路341 によって選択されたいずれか一方の階調パターン発生回路311,321 の階調補助データに基づいて演算処理回路351 で中間の表示階調が表現されるように演算処理し、この演算処理が施された４ビット階調表示データを液晶コントローラ251 を介してＸドライバ101 に出力する。
【００３３】
以下に、この実施例の液晶表示装置1 で用いられている中間の表示階調を実現する手法について詳述する。１６個の方形波階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）が用意される液晶表示装置では、用意された各階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）の一つを選択することにより１６階調の画像表示が可能となる。そこで、この液晶表示装置1 では、１６個の方形波階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）を用い、６４階調の画像表示を実現するため、次のような表示動作を行なう。
【００３４】
一階調電圧（Ｖi ）（i=0,1,2,…,14 ）とこれに隣接する他の階調電圧（Ｖi+1 ）との中間の１／４階調は、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの３フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの１フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により実現される。一階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）の間の２／４階調は、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの２フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの２フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により実現される。一階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）の間の３／４階調は、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの１フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの３フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により実現される。
【００３５】
一階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との中間の２／６階調は、連続する６フレーム（Ｆ）期間のうちの４フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの２フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により実現される。一階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との中間の４／６階調は、連続する６フレーム（Ｆ）期間のうちの２フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの４フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により実現される。
【００３６】
以上のように、フレーム（Ｆ）期間の制御と１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）との組み合わせにより、図５に示す如く、理論的には９１階調を実現することができる。この実施例では、９１階調のうちで特に表示状態の好ましい６４階調を選択することにより６４階調の画像表示が行われる。この実施例は、階調電圧（Ｖ0 ）と階調電圧（Ｖ1 ）との間の２／６階調（図５中の理論階調３）と４／６階調（図５中の理論階調５）、階調電圧（Ｖ1 ）と階調電圧（Ｖ2 ）との間の２／６階調（図５中の理論階調９）を表示に用い、他の階調電圧（Ｖi ）と階調電圧（Ｖi+1 ）との間の２／６階調および４／６階調は表示に用いない。
【００３７】
また、連続する６フレーム（Ｆ）期間のうち５フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの１フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との間の１／６階調等も実現することができ、これらと組み合わせることにより階調数を増大させることも可能である。１／４階調よりも小さい階調および３／４階調よりも大きい階調を利用すると、フリッカが一部の表示画像において視認されることがある。このため、このような階調は実施例において利用されない。
【００３８】
次に、この実施例で用いられる各階調パターンを図６から図１１を参照して詳細に説明する。この実施例の各階調パターンの選定は、完全魔法陣もしくは魔法陣の概念に基づいて考えられている。
【００３９】
完全魔法陣とは、例えばＮ行，Ｎ列のＮ×Ｎマトリクスの各マトリクスに１からＮ ２ までの連続する異なる数字が、各行、各列および各斜列で数字の合計がいずれも等しくなるように割り当てられて構成されるものである。また、魔法陣とは、例えばＮ行，Ｎ列のＮ×Ｎマトリクスの各マトリクスに１からＮ２ までの連続する異なる数字が、各行および各列で数字の合計がいずれも等しくなるように割り当てられて構成されるものである。
【００４０】
（４ｒ＋２）×（４ｒ＋２）マトリクス（ｒは１以上の正の整数）を除くマトリクスにおいては、完全魔法陣が存在する。従って、この実施例の各階調パターンの内、４×４マトリクスは完全魔法陣に基づいて、６×６マトリクスは魔法陣に基づいて構成されている。
【００４１】
図６に４×４マトリクスの各マトリクスに１〜１６の異なる数字が割り当てられて成る完全魔法陣を示している。このような完全魔法陣は、例えば、４×４マトリクスの各マトリクスに１〜４の数字が、各行、各列および各斜列で数字の合計がいずれも等しくなるように割り当てられて成る補助魔法陣から求めることができる。すなわち、図７に示すように、異なる２種類の補助魔法陣Ａ，Ｂから、計算式［４×（ａ−１）＋Ｂ］（式中、ａおよびｂは、それぞれ補助魔法陣Ａ，Ｂ中の同一箇所のマトリクスの数字を示す。）により求めることができる。
【００４２】
このようにして構成される完全魔法陣から、各階調パターンは以下のようにして選定されている。
一表示画素を階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との間の１／４階調に設定するのであれば、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの１フレーム（Ｆ）期間においてだけ階調電圧（Ｖi+1 ）を選択し、他の３フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択する制御を行えば良い。そこで、図８（ａ）に示すように、１〜４の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて、第１階調パターンの１／４階調を実現するための４テーブルのうちの第１テーブルを構成する。また、同図に示すように、５〜８の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて第１階調パターンの１／４階調を実現するための４テーブルのうちの第２テーブルを、９〜１２の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて第１階調パターンの１／４階調を実現するための４テーブルのうちの第３テーブルを、さらに１３〜１６の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて第１階調パターンの１／４階調を実現するための４テーブルのうちの第４テーブルを構成する。尚、同図（ｂ）は、各テーブルの階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝が割り当てられたマトリクスに近似された軸を示すものである。
【００４３】
このようにして構成される第１から第４テーブルを４フレーム（Ｆ）期間を１表示期間として順次繰り返すことにより、４フレーム（Ｆ）期間で階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との間の１／４階調が得られる。尚、この実施例では、各グループの軸が各フレーム期間毎に９０゜づつ回転するように各テーブルを並べかえる、すなわち、第１テーブル、第２テーブル、第４テーブル、第３テーブルの順序に並べかえて、図１０に示す階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との間の１／４階調を実現するための階調パターンを構成している。このように、隣合うフレーム（Ｆ）期間に選択され得るテーブルで、その軸が異ならしめられるように各テーブルの選択順序を決定することにより、表示階調の乱れや表示画面のちらつきをより一層解消することができる。
【００４４】
また、一表示画素を階調電圧（Ｖi）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1）との間の２／４階調に設定する場合、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの２フレーム（Ｆ）期間においてだけ階調電圧（Ｖi+1）を選択し、他の２フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi）を選択する制御を行えば良い。そこで、図９に示すように、１〜８の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて、第１階調パターンの２／４階調を実現するための４テーブルのうちの第１テーブルを構成する。また、９〜１６の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて、第１階調パターンの２／４階調を実現するための４テーブルのうちの第２テーブルを構成する。また、同様にして第１階調パターンの２／４階調を実現するための４テーブルのうちの第３テーブルおよび第４テーブルを構成することにより、図９に示す階調電圧（Ｖi）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1）との間の２／４階調を実現するための階調パターンを構成している。このようにして構成される４フレーム（Ｆ）期間を１表示期間として、第１から第４テーブルを順次繰り返すことにより、４フレーム（Ｆ）期間で階調電圧(Ｖi)とこれに隣接する階調電圧(Ｖi+1)との間の２／４階調が得られる。
【００４５】
また、一表示画素を階調電圧（Ｖi）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1）との間の３／４階調に設定するのであれば、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの３フレーム（Ｆ）期間においてだけ（Ｖi+1）を選択し、他の１フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi）を選択する制御を行えば良い。そこで、図１０に示す１／４階調を実現するための４テーブルの階調補助データの反転パターンで階調パターンを構成している。このようにして構成されるを４フレーム（Ｆ）期間を１表示期間として、第１から第４テーブルを順次繰り返すことにより、４フレーム（Ｆ）期間で階調電圧（Ｖi）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1）との間の３／４階調が得られる。
【００４６】
以上のように、完全魔法陣に基づき構成される４×４マトリクスの階調パターンを用いることにより、例えば隣り合う複数の各表示画素に階調電圧（Ｖi ）と階調電圧（Ｖi+1 ）との中間の同一表示階調を表示させる場合であっても、隣接する表示画素間で階調電圧（Ｖi ）を選択するフレーム（Ｆ）期間と階調電圧（Ｖi+1 ）を選択するフレーム（Ｆ）期間とが均等にばらつくため、フリッカ等の発生を招くことがない。
【００４７】
また、一表示画素に階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との間の２／６階調、４／６階調を設定する場合については、上述したように完全魔法陣が存在しないことから、６×６マトリクスの魔法陣を用い、同様にして構成される図１１に示す第１から第６テーブルから成る階調パターンを用いた。
【００４８】
このようにして構成される各階調パターンは、ＲＡＭで構成されるそれぞれの階調パターン発生回路311,321 に予め記憶されている。この実施例では、階調パターン発生回路311,321 をＲＡＭで構成したが、ＲＯＭで構成しても良い。
【００４９】
図１２は、液晶パネル11の一表示状態を示すもので、このような表示を実現する具体的な動作について説明する。
まず、表示画素（１，１）を第１階調に設定する場合、第１階調に対応する６ビット階調表示データ｛００００００｝が液晶表示装置1 の階調信号変換回路301 に入力される。この６ビット階調表示データ｛００００００｝は、階調信号変換回路301 の階調制御回路331 によって１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応する４ビット階調表示データ｛００００｝に変換される。第１階調を得るための６ビット階調表示データ｛００００００｝は、予め用意された１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）の内の階調電圧（Ｖ0 ）に対応することから、演算処理回路351 で演算処理されることなく４ビット階調表示データ｛００００｝が液晶コントローラ251 を介してＸドライバ101 に出力される。そして、Ｘドライバ101 により、この４ビット階調表示データ｛００００｝に基づいて階調電圧（Ｖ0 ）が選択され駆動電圧として表示画素（１，１）に出力され、表示画素（１，１）を第１階調に設定する。
【００５０】
表示画素（１，２）を第４階調に設定する場合、第４階調に相当する６ビット階調表示データ｛００００１１｝が階調信号変換回路301 に入力される。この６ビット階調表示データ｛００００１１｝は、階調制御回路331 によって１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応する４ビット階調表示データ｛００００｝に変換される。この第４階調を得るための６ビット階調表示データ｛００００１１｝は用意された１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応しない中間階調、すなわち、階調電圧（Ｖ0 ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖ1 ）との間の２／４階調に相当し、第１の階調パターン発生回路311 によって制御される必要があるため、階調制御回路331 からの出力によって選択回路341 は第１階調パターン発生回路311 を選択する。第１の指定回路313 は、第１階調パターン発生回路311 から、表示画素（１，２）に対応する階調補助データとして第１テーブルの１ライン、２カラムの階調補助データ、すなわち、図１０中の２／４階調の第１テーブルからＯＦＦデータ｛０｝を抽出し出力する。これにより、４ビット階調表示データ｛００００｝には、演算処理回路351 によって第１階調パターン発生回路311 からの階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝が加算処理され、この演算処理回路351 からの４ビット階調表示データ｛００００｝が液晶コントローラ251 を介してＸドライバ101 に出力される。そして、Ｘドライバ101 により、この４ビット階調表示データ｛００００｝に基づいて階調電圧（Ｖ0 ）が選択され出力されることになる。
【００５１】
第２フレーム（Ｆ）期間も第１フレーム（Ｆ）期間と同様に第４階調に設定するのであれば、図１０中の２／４階調の第２テーブルから階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を抽出し、４ビット階調表示データ｛００００｝に演算処理回路351で階調補助データが加算処理され、この４ビット階調表示データ｛０００１｝に基づいてＸドライバ101から階調電圧（Ｖ1）が出力されることになる。
【００５２】
第３フレーム（Ｆ）期間も第１フレーム（Ｆ）期間と同様に第４階調に設定するのであれば、図１０中の２／４階調の第３テーブルから階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を抽出し、４ビット階調表示データ｛００００｝に演算処理回路351で階調補助データが加算処理され、この４ビット階調表示データ｛００００｝に基づいてＸドライバ101から階調電圧（Ｖ0）が出力されることになる。
【００５３】
さらに、第４フレーム（Ｆ）期間も第１フレーム（Ｆ）期間と同様に第４階調に設定するのであれば、図１０中の２／４階調の第４テーブルから階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を抽出し、４ビット階調表示データ｛００００｝に演算処理回路351で階調補助データが加算処理され、この加算処理された４ビット階調表示データ｛０００１｝に基づいてＸドライバ101から階調電圧（Ｖ1）が出力されることになる。
【００５４】
このようにして、第４階調を得るための６ビット階調表示データ｛００００１１｝が連続して入力される場合、連続する４フレーム（Ｆ）期間を１表示期間とすることにより第４階調の表示が実現される。
【００５５】
表示画素（１，２）に隣接する表示画素（１，３）等においても同様に第４階調を設定する場合であっても、この実施例では表示画素（２，１）と表示画素（１，３）等の隣接する表示画素とは、階調電圧（Ｖ0 ）を選択するフレーム（Ｆ）期間および階調電圧（Ｖ1 ）を選択するフレーム（Ｆ）期間とが旨くバランスされるように階調パターンが選定されているため、フリッカ等の発生を招くことがない。
【００５６】
ところで、上記した場合は、表示画素（１，２）について入力される６ビット階調表示データが、４フレーム（Ｆ）期間中のいずれにおいても第４階調を得るための６ビット階調表示データ｛００００１１｝である場合を示したが、例えば動画等では、各フレーム（Ｆ）期間毎に入力される６ビット階調表示データが異なってくる場合がある。
【００５７】
そこで、第２フレーム（Ｆ）期間で第５階調を得るための６ビット階調表示データ｛０００１００｝が入力された場合について説明する。この６ビット階調表示データ｛０００１００｝は、上記したと同様に階調制御回路331によって１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応する４ビット階調表示データ｛００００｝に変換される。そして、この第５階調を表示させるための６ビット階調表示データ｛０００１００｝は用意された１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応しない中間調であるため、第２の階調パターン発生回路311によって制御される必要がある。従って、変換された４ビット階調表示データ｛００００｝は、図１１中の２／６階調の第２テーブルから階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を抽出し、４ビット階調表示データ｛００００｝に演算処理回路351で階調補助データが加算処理され、この加算処理された４ビット階調表示データ{０００１}に基づいてＸドライバ101から階調電圧（Ｖ１）が出力されることになる。
【００５８】
動画等では、一表示画素について入力される６ビット階調表示データが、各フレーム期間（Ｆ）毎に異なってくる。このような場合、１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）で表現しきれない階調が存在しても、視覚的に階調を区別することは困難であるため、上記したように、入力される６ビット階調表示データに基づいて各フレーム（Ｆ）期間毎にそれぞれ表示を行えば良い。このようなことから、１６以上の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）と組み合わせることが有効である。
【００５９】
次に、図１２に示すように、表示画素（１，５）に第４階調を設定する場合について説明する。上記したと同様に第４階調に相当する６ビット階調表示データ｛００００１１｝は、４ビット階調表示データ｛００００｝に変換される。そして、用意された１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応しない中間調であるため、第１階調パターン発生回路311によって制御される必要があることから、この４ビット階調表示データ｛００００｝は、図１０に示す２／４階調の階調パターンを構成する第１テーブルの１ライン、１カラムのデータ、すなわち階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝が演算処理回路351で加算処理され、演算処理された４ビット階調表示データ｛０００１｝が液晶コントローラ251を介してＸドライバ101に出力される。そして、Ｘドライバ101からは、この４ビット階調表示データ｛０００１｝に基づいて階調電圧（Ｖ1）が選択され出力されることになる。
【００６０】
また、第２フレーム（Ｆ）期間で表示画素（１，５）に第５階調を設定する場合、図１１に示す４／６階調の階調パターンを構成する第２テーブルの１ライン、５カラムのデータ、すなわち階調補補償データとしてＯＦＦデータ｛０｝が演算処理回路351で加算処理され、４ビット階調表示データ｛００００｝に基づいて階調電圧（Ｖ0）が選択され出力されることになる。
【００６１】
以上のように、この実施例の液晶表示装置1によれば、３２個の電圧レベルを備えた１６個の方形波階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）を用いて６４階調表示を実現することができる。しかも、この実施例では各階調パターンを構成する各テーブルの各マトリクスには、魔法陣もしくは完全魔法陣の概念に基づいてＯＮ／ＯＦＦの制御が成されるように１ビットの階調補助データが割り当てられて構成されており、さらに各電圧レベル間の１／４階調よりも小さい、あるいは３／４階調よりも大きい中間調の利用を避けているため、フリッカの発生がなく、表示品位の高い多階調の画像表示を実現することができる。
【００６２】
ところで、上述した実施例では、１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）を用意したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の階調電圧と組み合わせて有効に作用する。
【００６３】
また、この実施例では、１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に連続する４フレーム（Ｆ）期間および６フレーム（Ｆ）期間での制御を組み合わせて用いたが、何等これに限定されるものではなく、連続する５フレーム（Ｆ）期間および７フレーム（Ｆ）期間での制御を組み合わせても良く、あるいは連続する４フレーム（Ｆ）期間および６フレーム（Ｆ）期間での制御に、さらに５フレーム（Ｆ）期間で制御する場合等を追加することにより、より少ない階調電圧数で６４階調表示を実現することができる。
【００６４】
この実施例では、表示画素が正方配列される液晶パネル11を例にとり説明したが、デルタ配列等の場合でも良いことは言うまでもない。
また、この実施例では、予め用意された電圧レベルの中間の表示階調を実現する具体的な手法として、連続する複数フレーム（Ｆ）期間で隣接する階調電圧のいずれか一方が選択出力されるように構成したが、このように必ずしも隣接する階調電圧を選択する必要はない。すなわち、階調電圧（Ｖ1 ）と階調電圧（Ｖ2 ）との中間の階調表示を行なう場合、階調電圧（Ｖ0 ）と階調電圧（Ｖ2 ）あるいは階調電圧（Ｖ0 ）と階調電圧（Ｖ3 ）等を選択するようにしても良く、また複数フレーム期間で２種類以上の階調電圧を選択するように制御しても良い。
【００６５】
このような制御は、各マトリクスに２ビット以上の階調補助データを割り当てることにより容易に行なうことができ、一層の多階調化を実現可能にする。
さらに、この実施例では、各階調パターン発生回路311,321は、液晶パネル11の表示画素領域を、図４（ａ），（ｂ）に示すように、四角形状を成す１６個の表示画素（４×４マトリクス）および３６個の表示画素（６×６マトリクス）の制御単位とし、複数のブロックに区切って制御するよう構成したが、これら制御単位は、必ずしも略正方配列されたパターンとする必要はなく、図１３に示すような配列等、種々選ぶことができる。
【００６６】
ところで、この実施例では、外部から入力される６ビット階調表示データは、階調信号変換回路301 を介して４ビット階調表示データに変換された後、液晶コントローラ251 に入力されるように構成したが、例えば図１４（ａ），（ｂ）に示すように外部から入力される階調表示データを直接液晶コントローラ251 に入力される、または階調信号変換回路301 を介して入力されるといった接続形態が選択可能なようにセレクタ回路601,603 を設けておくと良い。
【００６７】
このようにすることで、外部から入力される階調表示データのビット数に合わせて複数種の液晶表示装置を設計する必要がなくなる。
例えば、図１４（ａ）に示すように構成することで、外部から入力される階調表示データが４ビットの場合は、セレクタ回路601,603 の切り換えにより、階調信号変換回路301 を介することなく４ビット階調表示データを液晶コントローラ251 を介して出力させることができる。すなわち、外部から入力される階調表示データが４ビットであっても、また６ビットであっても共通の液晶表示装置1 により階調表示を実現できる。
【００６８】
尚、この実施例では、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を例にとり説明したが、この他にも種々の表示装置に適用することができ有効に作用する。
結論として、上述の実施例は、入力される多階調表示データが予め用意されている電圧レベルの中間の電圧レベルに対応する場合に、この多階調表示データに基づき第１階調パターン発生回路と第２階調パターン発生回路のいずれか一方の出力に応じて所定の電圧レベルを選択して出力するよう選択制御手段を制御するため少ない電圧レベル数で多階調の表示を実現することができる。これにより、装置の低廉価あるいは小型化を達成することができる。また、多階調表示データに基づいて、異なるフレーム期間（Ｆ）数で制御される第１階調パターン発生回路と第２階調パターン発生回路のいずれか一方の出力に応じて所定の電圧レベルを選択することにより多階調表示のために制御すべきフレーム期間（Ｆ）数を増大させないようにできる。このため、フリッカ等の発生および表示品位の低下を防止して多階調表示を実現できる。
【００６９】
以上のように、魔法陣もしくは完全魔法陣に基づいて選定される階調パターンを用いて、予め設定される階調電圧に対応しない階調表示データに基づく表示を行なうことにより、フリッカ等の表示不良の発生を効果的に防止できる。そして、このような階調パターンを複数組み合わせて用いることにより、上述した効果は一層顕著となる。
【００７０】
また、ｍ（ｍは２以上の正の整数）フレーム期間で一表示階調が得られる第１階調パターンを発生する第１階調パターン発生回路と、ｎ（ｎはｍよりも大きい正の整数）フレーム期間で一表示階調が得られる第２階調パターンを発生する第２階調パターン発生回路とを組み合わせて用いることにより、予め設定される階調電圧に対応しない階調表示データに基づく表示に際して、表示期間の増大なく、フリッカ等の表示不良の発生を効果的に防止できる。
【００７１】
特に、第１階調パターンあるいは第２階調パターンを、魔法陣もしくは完全魔法陣に基づいて選定することで、上述した効果は一層顕著となる。
ところで、上述した実施例では、液晶表示装置1 の各Ｘドライバとして、階調電圧発生回路301 から供給される複数の階調電圧の中から、少なくとも一階調電圧を階調表示データに基づいて選択し出力する電圧選択方式の例を説明した。しかしながら、本発明はこのようなＸドライバの構成に限定されるものではない。例えば外部から入力される基準電圧を各Ｘドライバ内で抵抗分割あるいは容量分割することにより複数の階調電圧を設定し、階調表示データに基づいて少なくとも一階調電圧を選択出力するＤＡＣ（Digital Analog Converter）方式であっても良い。
【００７２】
このようなＤＡＣ方式の採用は各Ｘドライバの回路規模を若干増大させることになるが、階調電圧発生回路501 を設ける場合よりも外部からの入力配線数を低減できる。
【００７３】
また、上述した実施例では、Ｘドライバ101 やＹドライバ201 が液晶パネル11の外部に独立に設けられこの液晶パネル11に接続される構成の液晶表示装置1 について説明したが、この構成はＸドライバ101 やＹドライバ201 が多結晶シリコン等を利用して液晶パネル11と一体的に形成されるよう変更してもよい。この変更はこれらドライバ101 ，201 と液晶パネル11とを接続する配線の煩わしさを緩和することができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、表示品位の低下およびフリッカ等の発生を招くことなく多階調表示を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る液晶表示装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示すＸドライバの概略構成図である。
【図３】図３は、図１に示す階調電圧発生回路によって発生される階調電圧波形を示す図である。
【図４】図４は、図１に示す階調パターン発生回路により制御される制御単位を示す図である。
【図５】図５は、図１に示す液晶表示装置の多階調表示の概念を説明するための図である。
【図６】図６は、４×４マトリクスの完全魔法陣を説明するための図である。
【図７】図７は、図６に示す４×４マトリクスの完全魔法陣の作成方法を説明するための図である。
【図８】図８は、図６に示す完全魔法陣に基づく一階調パターンの作成を説明するための図である。
【図９】図９は、図６に示す完全魔法陣に基づく他の一階調パターンの作成を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図６に示す完全魔法陣に基づいて作成され、図１に示す第１階調パターン発生回路に記憶されてた４×４マトリクスの階調パターンを示す図である。
【図１１】図１１は、魔法陣に基づいて作成され、図１における第２階調パターン発生回路に記憶された６×６マトリクスの階調パターンを示す図である。
【図１２】図１２は、図１に示す液晶表示装置の一表示例を示す図である。
【図１３】図１３は、図１に示す液晶表示装置の他の制御単位を示す図である。
【図１４】図１４は、図１に示す液晶表示装置の変形例の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
1 …液晶表示装置、
11…液晶パネル、
101 …Ｘドライバ、
201 …Ｙドライバ、
251 …液晶コントローラ
301 …階調信号変換回路、
311 …第１階調パターン発生回路、
321 …第２階調パターン発生回路、
601,603 … セレクタ回路。
【産業上の利用分野】
本発明は、液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置等の表示装置に係り、特に多階調表示を可能とする多階調表示装置および多階調表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置に代表される表示装置には、高精細化は勿論のこと、多階調表示の要求が高まっている。
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称する。）等のスイッチ素子が複数の表示画素の各々に設けられるアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例にとると、この液晶表示装置は複数の画素電極、これら画素電極に対向する対向電極、およびこれら画素電極と対向電極との間に保持される液晶組成物を有する。一般に、このような構造の液晶表示装置は、各フレーム（Ｆ）期間保持される駆動電圧を各表示画素の電極間に印加することにより画像表示を行なう。
【０００３】
このように駆動される液晶表示装置において例えば６４（＝２6 ）階調という多階調表示を実現する場合、液晶組成物の劣化を防止するため交流駆動する必要から６４×２段階もの電圧レベルを必要とする。
【０００４】
しかし、６４×２段階もの電圧レベルを備えた駆動電圧を用意することは、駆動回路用ＩＣの消費電力あるいはコストの増大を招くことから好ましい方式ではない。
【０００５】
他の駆動方式としては、パルス幅変調方式が知られている。この方式では、画素電極に印加される駆動電圧の電圧レベルを表示階調に応じて変化させる代わりに、駆動電圧の印加期間、すなわちパルス幅を表示階調に応じて変化させる。
【０００６】
しかしながら、パルス幅変調方式も、６４（＝２6 ）階調等の多階調の表示においては駆動回路の複雑化や制御の困難性を招くといった問題がある。
最近ではフレーム・レート・コントロール（ＦＲＣ）方式が上述の問題点を解決して多階調表示を実現するために開発された。この方式は、連続する複数のフレーム（Ｆ）期間を１周期として１表示期間を構成し、１表示期間において画素電極に所定レベルの駆動電圧を印加することにより表示画素をＯＮするフレーム期間（Ｆ）数を制御する。特開平２−１１５８９３号はこのＦＲＣ方式を用いた液晶表示装置で発生するフリッカを防止できる技術を開示する。この技術では、複数の隣接表示画素が一制御単位とされ、隣接表示画素間でＯＮされるフレーム期間（Ｆ）数が変化する。
上述のＦＲＣ方式は、駆動電圧の電圧レベルを変化させる必要をなくすことができるうえ、パルス幅変調方式で生じた不都合も解消できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、より多くの階調表示をＦＲＣ方式において実現させるためには、１表示期間を構成するフレーム期間（Ｆ）数をさらに増大させる必要がある。例えば、６４（＝２6 ）階調等の多階調表示を実現させようとすると、このフレーム期間（Ｆ）数の増大に伴い、視覚的に多階調表示が認識されなくなったり、フリッカが発生するといった問題を引き起こしてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、上記した技術課題に対処するために成されたものであって、表示品位の低下およびフリッカ等の発生を招くことなく多階調表示を実現できる多階調表示装置および多階調表示方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、入力されるｋ（ｋは２よりも大きい正の整数）ビット多階調表示データに応じて画像表示を行なう多階調表示装置において、複数の表示画素を備える表示パネルと、２ ｉ （ｉはｋよりも小さい正の整数）個の電圧レベルの階調電圧が設定される階調電圧発生回路と、ｍ（ｍは２以上の正の整数）フレーム期間で一表示階調が得られる完全魔法陣に基づき構成される第１階調パターンを発生する第１階調パターン発生回路と、ｎ（ｎはｍよりも大きい正の整数）フレーム期間で他の一表示階調が得られる魔法陣に基づき構成される第２階調パターンを発生する第２階調パターン発生回路と、多階調表示データをｋビットからｉビットに変換すると共に、多階調表示データが変換結果として階調電圧発生回路に設定された階調電圧に対応する場合には、ｉビットの多階調表示データをそのまま出力し、多階調表示データが変換結果として階調電圧に対応しない場合には、第１階調パターン発生回路または第２階調パターン発生回路を選択し、その出力に応じてｉビットの多階調表示データを演算処理して出力する選択制御手段と、この選択制御手段の出力に応じて表示パネルに階調電圧発生回路から所定階調電圧を供給する駆動手段とを備え、第１階調パターン発生回路においては、第１階調パターンのｍフレームを構成する各テーブルの隣り合うテーブル相互間の軸方向が各フレーム期間毎に夫々異なる軸方向に回転するように各テーブルが選択されて出力される多階調表示装置が提供される。
【００１６】
【作用】
本発明に係る多階調表示装置では、上記したように、ｍ（ｍは２以上の正の整数）フレーム期間で一表示階調が得られる完全魔法陣に基づき構成される第１階調パターンを発生する第１階調パターン発生回路と、ｎ（ｎはｍよりも大きい正の整数）フレーム期間で他の一表示階調が得られる魔法陣に基づき構成される第２階調パターンを発生する第２階調パターン発生回路と、入力される多階調表示データに応じて階調電圧を選択するための選択制御手段とを備えている。
【００１７】
入力される多階調表示データをｋビットからｉビットに変換すると共に、多階調表示データが変換結果として階調電圧発生回路に設定された階調電圧に対応する場合には、ｉビットの多階調表示データをそのまま出力し、多階調表示データが変換結果として階調電圧に対応しない場合には、第１階調パターン発生回路もしくは第２階調パターン発生回路を選択し、第１階調パターン発生回路と第２階調パターン発生回路のいずれか一方の出力に応じてｉビットの多階調表示データを演算処理することで、予め用意された所定の電圧レベルに対応するよう変換される。このため、予め用意されない電圧レベルに対応する階調表示が可能となる。
【００１８】
また、多階調表示データに基づいて、異なるフレーム（Ｆ）期間で制御される第１階調パターン発生回路と第２階調パターン発生回路のいずれか一方の出力との演算処理に応じて予め用意された所定の電圧レベルが選択される場合においても、多階調表示を実現するために制御すべきフレーム期間（Ｆ）数が大幅に増大することがなく、このためフリッカ等の発生がなく、しかも表示品位を損なうことなく多階調表示を実現することができる。
【００１９】
また、本発明の多階調表示装置では、第１階調パターンのｍフレームを構成する各テーブルの隣り合うテーブル相互間の軸方向が各フレーム期間毎に夫々異なる軸方向に回転するように各テーブルが選択されて出力されるように構成された第１階調パターン発生回路を備えている。
【００２０】
このように、各テーブル相互間でその軸方向が異なるように選択出力することで、表示階調の乱れや表示画面のちらつきをより一層改善することが可能となる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例に係るティブマトリクス型の液晶表示装置を図面を参照して説明する。この液晶表示装置は６４（＝２6 ）階調で画像を表示するよう構成される。
【００２３】
この液晶表示装置1は、図１に示すように、（６４０×３）列×４８０行でマトリクス状に配列される表示画素を備えたカラー表示が可能な液晶パネル11と、この液晶パネル11に電気的に接続されるＸドライバ101およびＹドライバ201と、これらＸドライバ101およびＹドライバ201を制御する液晶コントローラ251と、外部から入力される６ビット階調表示データを４ビット階調表示データに変換して液晶コントローラ251に出力する階調信号変換回路301と、図３に示すように１フレーム（Ｆ）期間毎に基準電圧に対して極性反転される１６個の方形波電圧からなる階調電圧（Ｖ0，Ｖ1，Ｖ2…Ｖ15）をＸドライバ101に出力する階調電圧発生回路501とを備えて構成されている。尚、この実施例では、フレーム反転駆動を例にとっているが、よりフリッカ等の発生を防止するために、フレーム反転駆動にライン反転駆動等を組み合わせる場合は、１フレーム（Ｆ）期間毎に基準電圧に対して極性反転されると共に、所定の水平走査線期間毎にも基準電圧に対して極性反転される方形波電圧を階調電圧（Ｖ0，Ｖ1，Ｖ2…Ｖ15）として用いると良い。
【００２４】
この液晶パネル11は、いわゆるアクティブマトリクス型と呼ばれ、各表示画素電極21毎にＴＦＴ31が設けられている。ＴＦＴ31に接続される走査線13には、シフトレジスタで構成されるＹドライバ201 から走査パルス（ＶG ）が供給され、所定期間、ＴＦＴ31が導通状態となる。これにより、Ｘドライバ101 に接続された信号線15からの階調電圧がＴＦＴ31を介して表示画素電極21に書き込まれ、液晶容量（Ｃlc）と、補助容量線51によって液晶容量（Ｃlc）と並列に設けられる補助容量（Ｃs ）とに１フレーム（Ｆ）期間保持され画像表示が成される仕組みとなっている。
【００２５】
Ｘドライバ101 は、図２に示すように、入力される４ビット階調表示データをシフトクロック（CK）とスタートパルス（ST）に基づいて順次転送するシフトレジスタ111 と、シフトレジスタ111 からの出力を変換するデコーダ113 と、デコーダ113 の出力に応じて１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）の内の一つを選択して出力する選択回路115 と、この出力を所定期間保持するラッチ回路117 とを備えている。
【００２６】
次に、この液晶表示装置1 の階調信号変換回路301 について説明する。
この階調信号変換回路301 は、外部から入力される６ビット階調表示データを、階調電圧発生回路501 に用意された１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）のいずれかが選択されるように４ビット階調表示データに変換する階調制御回路331 を備えている。
【００２７】
変換された４ビット階調表示データが階調電圧発生回路501 に予め用意された階調電圧に対応する場合、この４ビット階調表示データを演算処理することなく出力し、また、変換された４ビット階調表示データが、予め階調電圧発生回路501 に用意された階調電圧の中間の階調に相当する場合、中間の階調を表現するための演算処理を施した後に出力する演算処理回路351 とを備えている。
【００２８】
また、この階調信号変換回路301 は、変換された４ビット階調表示データの演算処理を行なうための第１階調パターン発生回路311 および第２階調パターン発生回路321 に選択回路341 を介して接続されている。尚、この選択回路341 は、外部から入力される６ビット階調表示データが予め階調電圧発生回路501 に用意された階調電圧間の中間の表示階調に対応する場合、表示階調に応じた階調制御回路331 からの出力により第１階調パターン発生回路311 または第２階調パターン発生回路321 のいずれかを選択するよう機能するものである。
【００２９】
第１階調パターン発生回路311 は、液晶パネル11の表示画素領域を、図４（ａ）に示すように、隣り合う４行，４列で構成された四角形状を成す１６個の表示画素（４×４マトリクス）を第１制御単位とし、一表示画面を１２０行×４８０列のブロックに区切って制御するものである。第１階調パターン発生回路311 は、連続する４フレーム（Ｆ）期間を第１表示期間として各第１制御単位を制御するものである。従って、各階調パターンは、一表示階調を実現するための１６個の階調補助データから成る一テーブルが図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように４枚で一表示階調を実現するよう構成され、第１階調パターン発生回路311 には、このような階調パターンが３階調分が記憶されている。
【００３０】
また、第２階調パターン発生回路321 は、液晶パネル11の表示画素領域を、図４（ｂ）に示すように、隣り合う６行，６列で構成された四角形状を成す３６個の表示画素（６×６マトリクス）を第２制御単位とし、一表示画面を８０行×３２０列のブロックに区切って制御するものである。第２階調パターン発生回路321 は、連続する６フレーム（Ｆ）期間を第２表示期間として各第２制御単位を制御するものである。従って、各階調パターンは、一表示階調を実現するための３６個の階調補助データから成る一テーブルが図１１（ａ）〜（ｆ）に示すように６枚で一表示階調を実現するよう構成され、第２階調パターン発生回路321 には、このような階調パターンが２階調分が記憶されている。
【００３１】
第１階調パターン発生回路311 は、図１０に示す各階調パターン中から第１から第４テーブルの一つを選択する４フレームカウンタ、一テーブル中から表示画素に対応した階調補助データを得るための４ラインカウンタおよび４カラムカウンタから成る第１指定回路313 に接続されている。第２階調パターン発生回路321 は、図１１に示す各階調パターン中から第１から第６テーブルの一つを選択する６フレームカウンタ、一テーブル中から表示画素に対応した階調補助データを得るための６ラインカウンタおよび６カラムカウンタから成る第２指定回路323 に接続されている。
【００３２】
このようにして構成される階調信号変換回路301 は、外部から入力される６ビット階調表示データを階調制御回路331 により４ビット階調表示データに変換すると共に、変換された４ビット階調表示データが階調電圧発生回路501 に予め用意された階調電圧に対応する場合、この４ビット階調表示データを演算処理回路351 にて演算処理することなく液晶コントローラ251 を介してＸドライバ101 に出力し、また、変換された４ビット階調表示データが、予め階調電圧発生回路501 に用意された階調電圧の中間の階調に相当する場合、選択回路341 によって選択されたいずれか一方の階調パターン発生回路311,321 の階調補助データに基づいて演算処理回路351 で中間の表示階調が表現されるように演算処理し、この演算処理が施された４ビット階調表示データを液晶コントローラ251 を介してＸドライバ101 に出力する。
【００３３】
以下に、この実施例の液晶表示装置1 で用いられている中間の表示階調を実現する手法について詳述する。１６個の方形波階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）が用意される液晶表示装置では、用意された各階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）の一つを選択することにより１６階調の画像表示が可能となる。そこで、この液晶表示装置1 では、１６個の方形波階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）を用い、６４階調の画像表示を実現するため、次のような表示動作を行なう。
【００３４】
一階調電圧（Ｖi ）（i=0,1,2,…,14 ）とこれに隣接する他の階調電圧（Ｖi+1 ）との中間の１／４階調は、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの３フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの１フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により実現される。一階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）の間の２／４階調は、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの２フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの２フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により実現される。一階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）の間の３／４階調は、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの１フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの３フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により実現される。
【００３５】
一階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との中間の２／６階調は、連続する６フレーム（Ｆ）期間のうちの４フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの２フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により実現される。一階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との中間の４／６階調は、連続する６フレーム（Ｆ）期間のうちの２フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの４フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により実現される。
【００３６】
以上のように、フレーム（Ｆ）期間の制御と１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）との組み合わせにより、図５に示す如く、理論的には９１階調を実現することができる。この実施例では、９１階調のうちで特に表示状態の好ましい６４階調を選択することにより６４階調の画像表示が行われる。この実施例は、階調電圧（Ｖ0 ）と階調電圧（Ｖ1 ）との間の２／６階調（図５中の理論階調３）と４／６階調（図５中の理論階調５）、階調電圧（Ｖ1 ）と階調電圧（Ｖ2 ）との間の２／６階調（図５中の理論階調９）を表示に用い、他の階調電圧（Ｖi ）と階調電圧（Ｖi+1 ）との間の２／６階調および４／６階調は表示に用いない。
【００３７】
また、連続する６フレーム（Ｆ）期間のうち５フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択し、残りの１フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi+1 ）を選択する制御により階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との間の１／６階調等も実現することができ、これらと組み合わせることにより階調数を増大させることも可能である。１／４階調よりも小さい階調および３／４階調よりも大きい階調を利用すると、フリッカが一部の表示画像において視認されることがある。このため、このような階調は実施例において利用されない。
【００３８】
次に、この実施例で用いられる各階調パターンを図６から図１１を参照して詳細に説明する。この実施例の各階調パターンの選定は、完全魔法陣もしくは魔法陣の概念に基づいて考えられている。
【００３９】
完全魔法陣とは、例えばＮ行，Ｎ列のＮ×Ｎマトリクスの各マトリクスに１からＮ ２ までの連続する異なる数字が、各行、各列および各斜列で数字の合計がいずれも等しくなるように割り当てられて構成されるものである。また、魔法陣とは、例えばＮ行，Ｎ列のＮ×Ｎマトリクスの各マトリクスに１からＮ２ までの連続する異なる数字が、各行および各列で数字の合計がいずれも等しくなるように割り当てられて構成されるものである。
【００４０】
（４ｒ＋２）×（４ｒ＋２）マトリクス（ｒは１以上の正の整数）を除くマトリクスにおいては、完全魔法陣が存在する。従って、この実施例の各階調パターンの内、４×４マトリクスは完全魔法陣に基づいて、６×６マトリクスは魔法陣に基づいて構成されている。
【００４１】
図６に４×４マトリクスの各マトリクスに１〜１６の異なる数字が割り当てられて成る完全魔法陣を示している。このような完全魔法陣は、例えば、４×４マトリクスの各マトリクスに１〜４の数字が、各行、各列および各斜列で数字の合計がいずれも等しくなるように割り当てられて成る補助魔法陣から求めることができる。すなわち、図７に示すように、異なる２種類の補助魔法陣Ａ，Ｂから、計算式［４×（ａ−１）＋Ｂ］（式中、ａおよびｂは、それぞれ補助魔法陣Ａ，Ｂ中の同一箇所のマトリクスの数字を示す。）により求めることができる。
【００４２】
このようにして構成される完全魔法陣から、各階調パターンは以下のようにして選定されている。
一表示画素を階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との間の１／４階調に設定するのであれば、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの１フレーム（Ｆ）期間においてだけ階調電圧（Ｖi+1 ）を選択し、他の３フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi ）を選択する制御を行えば良い。そこで、図８（ａ）に示すように、１〜４の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて、第１階調パターンの１／４階調を実現するための４テーブルのうちの第１テーブルを構成する。また、同図に示すように、５〜８の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて第１階調パターンの１／４階調を実現するための４テーブルのうちの第２テーブルを、９〜１２の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて第１階調パターンの１／４階調を実現するための４テーブルのうちの第３テーブルを、さらに１３〜１６の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて第１階調パターンの１／４階調を実現するための４テーブルのうちの第４テーブルを構成する。尚、同図（ｂ）は、各テーブルの階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝が割り当てられたマトリクスに近似された軸を示すものである。
【００４３】
このようにして構成される第１から第４テーブルを４フレーム（Ｆ）期間を１表示期間として順次繰り返すことにより、４フレーム（Ｆ）期間で階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との間の１／４階調が得られる。尚、この実施例では、各グループの軸が各フレーム期間毎に９０゜づつ回転するように各テーブルを並べかえる、すなわち、第１テーブル、第２テーブル、第４テーブル、第３テーブルの順序に並べかえて、図１０に示す階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との間の１／４階調を実現するための階調パターンを構成している。このように、隣合うフレーム（Ｆ）期間に選択され得るテーブルで、その軸が異ならしめられるように各テーブルの選択順序を決定することにより、表示階調の乱れや表示画面のちらつきをより一層解消することができる。
【００４４】
また、一表示画素を階調電圧（Ｖi）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1）との間の２／４階調に設定する場合、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの２フレーム（Ｆ）期間においてだけ階調電圧（Ｖi+1）を選択し、他の２フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi）を選択する制御を行えば良い。そこで、図９に示すように、１〜８の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて、第１階調パターンの２／４階調を実現するための４テーブルのうちの第１テーブルを構成する。また、９〜１６の数字が割り当てられたマトリクスに階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を割り当て、他は階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を割り当てて、第１階調パターンの２／４階調を実現するための４テーブルのうちの第２テーブルを構成する。また、同様にして第１階調パターンの２／４階調を実現するための４テーブルのうちの第３テーブルおよび第４テーブルを構成することにより、図９に示す階調電圧（Ｖi）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1）との間の２／４階調を実現するための階調パターンを構成している。このようにして構成される４フレーム（Ｆ）期間を１表示期間として、第１から第４テーブルを順次繰り返すことにより、４フレーム（Ｆ）期間で階調電圧(Ｖi)とこれに隣接する階調電圧(Ｖi+1)との間の２／４階調が得られる。
【００４５】
また、一表示画素を階調電圧（Ｖi）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1）との間の３／４階調に設定するのであれば、連続する４フレーム（Ｆ）期間のうちの３フレーム（Ｆ）期間においてだけ（Ｖi+1）を選択し、他の１フレーム（Ｆ）期間において階調電圧（Ｖi）を選択する制御を行えば良い。そこで、図１０に示す１／４階調を実現するための４テーブルの階調補助データの反転パターンで階調パターンを構成している。このようにして構成されるを４フレーム（Ｆ）期間を１表示期間として、第１から第４テーブルを順次繰り返すことにより、４フレーム（Ｆ）期間で階調電圧（Ｖi）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1）との間の３／４階調が得られる。
【００４６】
以上のように、完全魔法陣に基づき構成される４×４マトリクスの階調パターンを用いることにより、例えば隣り合う複数の各表示画素に階調電圧（Ｖi ）と階調電圧（Ｖi+1 ）との中間の同一表示階調を表示させる場合であっても、隣接する表示画素間で階調電圧（Ｖi ）を選択するフレーム（Ｆ）期間と階調電圧（Ｖi+1 ）を選択するフレーム（Ｆ）期間とが均等にばらつくため、フリッカ等の発生を招くことがない。
【００４７】
また、一表示画素に階調電圧（Ｖi ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖi+1 ）との間の２／６階調、４／６階調を設定する場合については、上述したように完全魔法陣が存在しないことから、６×６マトリクスの魔法陣を用い、同様にして構成される図１１に示す第１から第６テーブルから成る階調パターンを用いた。
【００４８】
このようにして構成される各階調パターンは、ＲＡＭで構成されるそれぞれの階調パターン発生回路311,321 に予め記憶されている。この実施例では、階調パターン発生回路311,321 をＲＡＭで構成したが、ＲＯＭで構成しても良い。
【００４９】
図１２は、液晶パネル11の一表示状態を示すもので、このような表示を実現する具体的な動作について説明する。
まず、表示画素（１，１）を第１階調に設定する場合、第１階調に対応する６ビット階調表示データ｛００００００｝が液晶表示装置1 の階調信号変換回路301 に入力される。この６ビット階調表示データ｛００００００｝は、階調信号変換回路301 の階調制御回路331 によって１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応する４ビット階調表示データ｛００００｝に変換される。第１階調を得るための６ビット階調表示データ｛００００００｝は、予め用意された１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）の内の階調電圧（Ｖ0 ）に対応することから、演算処理回路351 で演算処理されることなく４ビット階調表示データ｛００００｝が液晶コントローラ251 を介してＸドライバ101 に出力される。そして、Ｘドライバ101 により、この４ビット階調表示データ｛００００｝に基づいて階調電圧（Ｖ0 ）が選択され駆動電圧として表示画素（１，１）に出力され、表示画素（１，１）を第１階調に設定する。
【００５０】
表示画素（１，２）を第４階調に設定する場合、第４階調に相当する６ビット階調表示データ｛００００１１｝が階調信号変換回路301 に入力される。この６ビット階調表示データ｛００００１１｝は、階調制御回路331 によって１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応する４ビット階調表示データ｛００００｝に変換される。この第４階調を得るための６ビット階調表示データ｛００００１１｝は用意された１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応しない中間階調、すなわち、階調電圧（Ｖ0 ）とこれに隣接する階調電圧（Ｖ1 ）との間の２／４階調に相当し、第１の階調パターン発生回路311 によって制御される必要があるため、階調制御回路331 からの出力によって選択回路341 は第１階調パターン発生回路311 を選択する。第１の指定回路313 は、第１階調パターン発生回路311 から、表示画素（１，２）に対応する階調補助データとして第１テーブルの１ライン、２カラムの階調補助データ、すなわち、図１０中の２／４階調の第１テーブルからＯＦＦデータ｛０｝を抽出し出力する。これにより、４ビット階調表示データ｛００００｝には、演算処理回路351 によって第１階調パターン発生回路311 からの階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝が加算処理され、この演算処理回路351 からの４ビット階調表示データ｛００００｝が液晶コントローラ251 を介してＸドライバ101 に出力される。そして、Ｘドライバ101 により、この４ビット階調表示データ｛００００｝に基づいて階調電圧（Ｖ0 ）が選択され出力されることになる。
【００５１】
第２フレーム（Ｆ）期間も第１フレーム（Ｆ）期間と同様に第４階調に設定するのであれば、図１０中の２／４階調の第２テーブルから階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を抽出し、４ビット階調表示データ｛００００｝に演算処理回路351で階調補助データが加算処理され、この４ビット階調表示データ｛０００１｝に基づいてＸドライバ101から階調電圧（Ｖ1）が出力されることになる。
【００５２】
第３フレーム（Ｆ）期間も第１フレーム（Ｆ）期間と同様に第４階調に設定するのであれば、図１０中の２／４階調の第３テーブルから階調補助データとしてＯＦＦデータ｛０｝を抽出し、４ビット階調表示データ｛００００｝に演算処理回路351で階調補助データが加算処理され、この４ビット階調表示データ｛００００｝に基づいてＸドライバ101から階調電圧（Ｖ0）が出力されることになる。
【００５３】
さらに、第４フレーム（Ｆ）期間も第１フレーム（Ｆ）期間と同様に第４階調に設定するのであれば、図１０中の２／４階調の第４テーブルから階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を抽出し、４ビット階調表示データ｛００００｝に演算処理回路351で階調補助データが加算処理され、この加算処理された４ビット階調表示データ｛０００１｝に基づいてＸドライバ101から階調電圧（Ｖ1）が出力されることになる。
【００５４】
このようにして、第４階調を得るための６ビット階調表示データ｛００００１１｝が連続して入力される場合、連続する４フレーム（Ｆ）期間を１表示期間とすることにより第４階調の表示が実現される。
【００５５】
表示画素（１，２）に隣接する表示画素（１，３）等においても同様に第４階調を設定する場合であっても、この実施例では表示画素（２，１）と表示画素（１，３）等の隣接する表示画素とは、階調電圧（Ｖ0 ）を選択するフレーム（Ｆ）期間および階調電圧（Ｖ1 ）を選択するフレーム（Ｆ）期間とが旨くバランスされるように階調パターンが選定されているため、フリッカ等の発生を招くことがない。
【００５６】
ところで、上記した場合は、表示画素（１，２）について入力される６ビット階調表示データが、４フレーム（Ｆ）期間中のいずれにおいても第４階調を得るための６ビット階調表示データ｛００００１１｝である場合を示したが、例えば動画等では、各フレーム（Ｆ）期間毎に入力される６ビット階調表示データが異なってくる場合がある。
【００５７】
そこで、第２フレーム（Ｆ）期間で第５階調を得るための６ビット階調表示データ｛０００１００｝が入力された場合について説明する。この６ビット階調表示データ｛０００１００｝は、上記したと同様に階調制御回路331によって１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応する４ビット階調表示データ｛００００｝に変換される。そして、この第５階調を表示させるための６ビット階調表示データ｛０００１００｝は用意された１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応しない中間調であるため、第２の階調パターン発生回路311によって制御される必要がある。従って、変換された４ビット階調表示データ｛００００｝は、図１１中の２／６階調の第２テーブルから階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝を抽出し、４ビット階調表示データ｛００００｝に演算処理回路351で階調補助データが加算処理され、この加算処理された４ビット階調表示データ{０００１}に基づいてＸドライバ101から階調電圧（Ｖ１）が出力されることになる。
【００５８】
動画等では、一表示画素について入力される６ビット階調表示データが、各フレーム期間（Ｆ）毎に異なってくる。このような場合、１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）で表現しきれない階調が存在しても、視覚的に階調を区別することは困難であるため、上記したように、入力される６ビット階調表示データに基づいて各フレーム（Ｆ）期間毎にそれぞれ表示を行えば良い。このようなことから、１６以上の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）と組み合わせることが有効である。
【００５９】
次に、図１２に示すように、表示画素（１，５）に第４階調を設定する場合について説明する。上記したと同様に第４階調に相当する６ビット階調表示データ｛００００１１｝は、４ビット階調表示データ｛００００｝に変換される。そして、用意された１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に対応しない中間調であるため、第１階調パターン発生回路311によって制御される必要があることから、この４ビット階調表示データ｛００００｝は、図１０に示す２／４階調の階調パターンを構成する第１テーブルの１ライン、１カラムのデータ、すなわち階調補助データとしてＯＮデータ｛１｝が演算処理回路351で加算処理され、演算処理された４ビット階調表示データ｛０００１｝が液晶コントローラ251を介してＸドライバ101に出力される。そして、Ｘドライバ101からは、この４ビット階調表示データ｛０００１｝に基づいて階調電圧（Ｖ1）が選択され出力されることになる。
【００６０】
また、第２フレーム（Ｆ）期間で表示画素（１，５）に第５階調を設定する場合、図１１に示す４／６階調の階調パターンを構成する第２テーブルの１ライン、５カラムのデータ、すなわち階調補補償データとしてＯＦＦデータ｛０｝が演算処理回路351で加算処理され、４ビット階調表示データ｛００００｝に基づいて階調電圧（Ｖ0）が選択され出力されることになる。
【００６１】
以上のように、この実施例の液晶表示装置1によれば、３２個の電圧レベルを備えた１６個の方形波階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）を用いて６４階調表示を実現することができる。しかも、この実施例では各階調パターンを構成する各テーブルの各マトリクスには、魔法陣もしくは完全魔法陣の概念に基づいてＯＮ／ＯＦＦの制御が成されるように１ビットの階調補助データが割り当てられて構成されており、さらに各電圧レベル間の１／４階調よりも小さい、あるいは３／４階調よりも大きい中間調の利用を避けているため、フリッカの発生がなく、表示品位の高い多階調の画像表示を実現することができる。
【００６２】
ところで、上述した実施例では、１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）を用意したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の階調電圧と組み合わせて有効に作用する。
【００６３】
また、この実施例では、１６個の階調電圧（Ｖ0 ，Ｖ1 ，…Ｖ15）に連続する４フレーム（Ｆ）期間および６フレーム（Ｆ）期間での制御を組み合わせて用いたが、何等これに限定されるものではなく、連続する５フレーム（Ｆ）期間および７フレーム（Ｆ）期間での制御を組み合わせても良く、あるいは連続する４フレーム（Ｆ）期間および６フレーム（Ｆ）期間での制御に、さらに５フレーム（Ｆ）期間で制御する場合等を追加することにより、より少ない階調電圧数で６４階調表示を実現することができる。
【００６４】
この実施例では、表示画素が正方配列される液晶パネル11を例にとり説明したが、デルタ配列等の場合でも良いことは言うまでもない。
また、この実施例では、予め用意された電圧レベルの中間の表示階調を実現する具体的な手法として、連続する複数フレーム（Ｆ）期間で隣接する階調電圧のいずれか一方が選択出力されるように構成したが、このように必ずしも隣接する階調電圧を選択する必要はない。すなわち、階調電圧（Ｖ1 ）と階調電圧（Ｖ2 ）との中間の階調表示を行なう場合、階調電圧（Ｖ0 ）と階調電圧（Ｖ2 ）あるいは階調電圧（Ｖ0 ）と階調電圧（Ｖ3 ）等を選択するようにしても良く、また複数フレーム期間で２種類以上の階調電圧を選択するように制御しても良い。
【００６５】
このような制御は、各マトリクスに２ビット以上の階調補助データを割り当てることにより容易に行なうことができ、一層の多階調化を実現可能にする。
さらに、この実施例では、各階調パターン発生回路311,321は、液晶パネル11の表示画素領域を、図４（ａ），（ｂ）に示すように、四角形状を成す１６個の表示画素（４×４マトリクス）および３６個の表示画素（６×６マトリクス）の制御単位とし、複数のブロックに区切って制御するよう構成したが、これら制御単位は、必ずしも略正方配列されたパターンとする必要はなく、図１３に示すような配列等、種々選ぶことができる。
【００６６】
ところで、この実施例では、外部から入力される６ビット階調表示データは、階調信号変換回路301 を介して４ビット階調表示データに変換された後、液晶コントローラ251 に入力されるように構成したが、例えば図１４（ａ），（ｂ）に示すように外部から入力される階調表示データを直接液晶コントローラ251 に入力される、または階調信号変換回路301 を介して入力されるといった接続形態が選択可能なようにセレクタ回路601,603 を設けておくと良い。
【００６７】
このようにすることで、外部から入力される階調表示データのビット数に合わせて複数種の液晶表示装置を設計する必要がなくなる。
例えば、図１４（ａ）に示すように構成することで、外部から入力される階調表示データが４ビットの場合は、セレクタ回路601,603 の切り換えにより、階調信号変換回路301 を介することなく４ビット階調表示データを液晶コントローラ251 を介して出力させることができる。すなわち、外部から入力される階調表示データが４ビットであっても、また６ビットであっても共通の液晶表示装置1 により階調表示を実現できる。
【００６８】
尚、この実施例では、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を例にとり説明したが、この他にも種々の表示装置に適用することができ有効に作用する。
結論として、上述の実施例は、入力される多階調表示データが予め用意されている電圧レベルの中間の電圧レベルに対応する場合に、この多階調表示データに基づき第１階調パターン発生回路と第２階調パターン発生回路のいずれか一方の出力に応じて所定の電圧レベルを選択して出力するよう選択制御手段を制御するため少ない電圧レベル数で多階調の表示を実現することができる。これにより、装置の低廉価あるいは小型化を達成することができる。また、多階調表示データに基づいて、異なるフレーム期間（Ｆ）数で制御される第１階調パターン発生回路と第２階調パターン発生回路のいずれか一方の出力に応じて所定の電圧レベルを選択することにより多階調表示のために制御すべきフレーム期間（Ｆ）数を増大させないようにできる。このため、フリッカ等の発生および表示品位の低下を防止して多階調表示を実現できる。
【００６９】
以上のように、魔法陣もしくは完全魔法陣に基づいて選定される階調パターンを用いて、予め設定される階調電圧に対応しない階調表示データに基づく表示を行なうことにより、フリッカ等の表示不良の発生を効果的に防止できる。そして、このような階調パターンを複数組み合わせて用いることにより、上述した効果は一層顕著となる。
【００７０】
また、ｍ（ｍは２以上の正の整数）フレーム期間で一表示階調が得られる第１階調パターンを発生する第１階調パターン発生回路と、ｎ（ｎはｍよりも大きい正の整数）フレーム期間で一表示階調が得られる第２階調パターンを発生する第２階調パターン発生回路とを組み合わせて用いることにより、予め設定される階調電圧に対応しない階調表示データに基づく表示に際して、表示期間の増大なく、フリッカ等の表示不良の発生を効果的に防止できる。
【００７１】
特に、第１階調パターンあるいは第２階調パターンを、魔法陣もしくは完全魔法陣に基づいて選定することで、上述した効果は一層顕著となる。
ところで、上述した実施例では、液晶表示装置1 の各Ｘドライバとして、階調電圧発生回路301 から供給される複数の階調電圧の中から、少なくとも一階調電圧を階調表示データに基づいて選択し出力する電圧選択方式の例を説明した。しかしながら、本発明はこのようなＸドライバの構成に限定されるものではない。例えば外部から入力される基準電圧を各Ｘドライバ内で抵抗分割あるいは容量分割することにより複数の階調電圧を設定し、階調表示データに基づいて少なくとも一階調電圧を選択出力するＤＡＣ（Digital Analog Converter）方式であっても良い。
【００７２】
このようなＤＡＣ方式の採用は各Ｘドライバの回路規模を若干増大させることになるが、階調電圧発生回路501 を設ける場合よりも外部からの入力配線数を低減できる。
【００７３】
また、上述した実施例では、Ｘドライバ101 やＹドライバ201 が液晶パネル11の外部に独立に設けられこの液晶パネル11に接続される構成の液晶表示装置1 について説明したが、この構成はＸドライバ101 やＹドライバ201 が多結晶シリコン等を利用して液晶パネル11と一体的に形成されるよう変更してもよい。この変更はこれらドライバ101 ，201 と液晶パネル11とを接続する配線の煩わしさを緩和することができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、表示品位の低下およびフリッカ等の発生を招くことなく多階調表示を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る液晶表示装置の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示すＸドライバの概略構成図である。
【図３】図３は、図１に示す階調電圧発生回路によって発生される階調電圧波形を示す図である。
【図４】図４は、図１に示す階調パターン発生回路により制御される制御単位を示す図である。
【図５】図５は、図１に示す液晶表示装置の多階調表示の概念を説明するための図である。
【図６】図６は、４×４マトリクスの完全魔法陣を説明するための図である。
【図７】図７は、図６に示す４×４マトリクスの完全魔法陣の作成方法を説明するための図である。
【図８】図８は、図６に示す完全魔法陣に基づく一階調パターンの作成を説明するための図である。
【図９】図９は、図６に示す完全魔法陣に基づく他の一階調パターンの作成を説明するための図である。
【図１０】図１０は、図６に示す完全魔法陣に基づいて作成され、図１に示す第１階調パターン発生回路に記憶されてた４×４マトリクスの階調パターンを示す図である。
【図１１】図１１は、魔法陣に基づいて作成され、図１における第２階調パターン発生回路に記憶された６×６マトリクスの階調パターンを示す図である。
【図１２】図１２は、図１に示す液晶表示装置の一表示例を示す図である。
【図１３】図１３は、図１に示す液晶表示装置の他の制御単位を示す図である。
【図１４】図１４は、図１に示す液晶表示装置の変形例の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
1 …液晶表示装置、
11…液晶パネル、
101 …Ｘドライバ、
201 …Ｙドライバ、
251 …液晶コントローラ
301 …階調信号変換回路、
311 …第１階調パターン発生回路、
321 …第２階調パターン発生回路、
601,603 … セレクタ回路。
Claims (1)
- 入力されるｋ（ｋは２よりも大きい正の整数）ビット多階調表示データに応じて画像表示を行なう多階調表示装置において、
複数の表示画素を備える表示パネルと、
２ｉ（ｉはｋよりも小さい正の整数）個の電圧レベルの階調電圧が設定される階調電圧発生回路と、
ｍ（ｍは２以上の正の整数）フレーム期間で一表示階調が得られる完全魔法陣に基づき構成される第１階調パターンを発生する第１階調パターン発生回路と、
ｎ（ｎはｍよりも大きい正の整数）フレーム期間で他の一表示階調が得られる魔法陣に基づき構成される第２階調パターンを発生する第２階調パターン発生回路と、
前記多階調表示データをｋビットからｉビットに変換すると共に、前記多階調表示データが変換結果として前記階調電圧発生回路に設定された階調電圧に対応する場合には、前記ｉビットの多階調表示データをそのまま出力し、前記多階調表示データが変換結果として前記階調電圧に対応しない場合には、前記第１階調パターン発生回路または第２階調パターン発生回路を選択し、その出力に応じて前記ｉビットの多階調表示データを演算処理して出力する選択制御手段と、
この選択制御手段の出力に応じて前記表示パネルに前記階調電圧発生回路から所定階調電圧を供給する駆動手段とを備え、
前記第１階調パターン発生回路においては、前記第１階調パターンのｍフレームを構成する各テーブルの隣り合うテーブル相互間の軸方向が各フレーム期間毎に夫々異なる軸方向に回転するように各テーブルが選択されて出力されることを特徴とする多階調表示装置。
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