JPH0296118A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0296118A
JPH0296118A JP63248800A JP24880088A JPH0296118A JP H0296118 A JPH0296118 A JP H0296118A JP 63248800 A JP63248800 A JP 63248800A JP 24880088 A JP24880088 A JP 24880088A JP H0296118 A JPH0296118 A JP H0296118A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は液晶表示装置に関するもので、特に高精度で
高階Ｊすｊの表示を行なうｌｆｋ晶表不表示装置する。
［従来の技術］ 液晶表示装置として、マルチプレックス駆動液晶表示装
置が広く用いられている。この駆動り式は、互いにその
方向が交差するように対向して配置された２組の帯状電
極群間に液晶を挾んだもので、帯状電極群の各々に接続
された駆動回路で駆動される。第５図はマルチプレック
ス駆動液晶表示装置の基本的構造を示す概略断面図であ
る。
第５図を参照して、従来のマルチプレックス駆動液晶表
示：’；Ｊ置は、外側に偏光板１０１．１０２を有する
ガラス基板１０３．１０４と、ガラス基板１０Ｂ、１０
４の内側に形成された画素電極１０５．１０６と、ガラ
ス基板１０３．１０４とフレーム１０８とによって囲ま
れた空間に封入された液晶１０７とを含む。第６図に示
されているように画素電極］０５．１０６は各々表示側
駆動回路１１０と走査側駆動回路１０９に接続された構
成となっている。
表示側駆動回路１１０に接続された画素電極をデータ電
極、走査側駆動回路１０９に接続された画素電極を走査
電極と呼ぶ。第７図は第６図の電極構造の■−■で示す
矢視図である。第７図を参照して、データ電極１０５と
走査電極１０６の交差した部分は画素１１１を構成する
。
次に第７図を参照して、ツィステッドネマチック型液晶
を用いたマルチプレックス駆動液晶表示装置（以下ＴＩ
ＩＪ−ＬＣ，Ｄと略す）の作動原理か述べられる。走査
側駆動回路１０９は、走査電極１０６を線順次で選択し
、順次パルス電圧を印加する。表示側駆動回路１１０は
、データ電極１０５に信号パルス電圧を印加する。各画
素］１１では走査電極１０６とデータ電極１０５の間の
電位差に応じて該画素内の液晶内の液晶分子の方向が変
化する。
第５図を参照してＡ方向から画素に入射する光は、偏光
板１０１で偏光されている。該画素に電圧か印加されて
いないときは、入射光の偏光面は液晶１０７によって回
転される。そのため、偏光板１０２と偏光板１０１の偏
光方向が平行に設定されていると、偏光板１０２を透過
することができない。該画素に電圧か印加されると液晶
１０７中の液晶分子が画素電極に垂直、すなわち入射光
の方向と＋ｌＺ行の方向に向きを変えるため、入射光の
偏光面は変化しない。このため入射光は偏光板１０２を
透過し、選択された画素と選択されなかった画素との間
にコントラスト 果、点灯状態と非点灯状態の画素の集合で画像か表示さ
れる。
以上のような構成のマルチプレックス駆動液晶表示装置
において、各画素の階調を変えて表示する手段として、
液晶表示に印加される電圧と透過光強度の対応関係を利
用する方法、画素電圧を印加する頻度をその画素を表示
しようとする階調に合わせる方法、各画素内の明状態の
領域と暗状態の領域の面積を制御する方法かある。
液晶に印加される電圧と透過光強度との間に、第８図で
示されるような関係がある。第１の方法は主としてＴＮ
−ＬＣＤにおいて、このことを利用して、各画素の液晶
に加えるデータ電極電圧を、表示しようとする階調に応
じた透過光強度に対応した電圧に制御し、該画素を１」
的の階調で表示しようとするものである。第８図を参照
して、横軸は１画素に印加される電圧、縦軸は該画素の
透過光強度を示す。印加電圧を増加すると成るしきい値
電圧ＶＴ□において透過光強度か変化し始め、飽和値電
圧Ｖｓで透過光強度が飽和する。たとえば該画素を８階
調で表示しようとする場合、第８図に示されるように、
飽和値電圧か印加されたときに示す透過光強度を１．し
きい値電圧ＶＴ□か印加されたときに示す透過光強度を
０として、これを８分割する。該画素を第５階調で表示
しようとするときは、透過光強度＝５／８の値に対応す
る印加電圧Ｖ５を該画素に印加すればよい。この方法で
は、１６階調表示程度までが実用化されている。
次に第２の方法すなわち画素電圧を印加する頻度を、そ
の画素を表示しようとする階調に合わせる方法について
説明する。この方法は主としてスーパーツィステッドネ
マチック型（以下ＳＴＮＬＣＤと略す）、および強誘電
型液晶表示装置で試みられている方法である。
弔位１１４間に１画素が点灯状態になる回数を該画素の
励起の頻度と呼ぶ。この頻度を、該画素を表示しようと
する階調に合イつせれば、所望の階調表示が行なわれる
。すなわち各画素を２５６５６階調示する際には、最も
明るい階調を第２５６階調、最も暗い階調を第１階調と
すると、単位時間中に第２５６階調の場合は２５５回点
灯、第１階調は０回点灯、すなわち全く点灯しない。第
２〜第２５５階調に関しては、各画素の階調ｎに応じｎ
１回点灯する。このとき上記の単位時間か十分短ければ
、肉眼には各画素が各々の励起の頻度に応じた階調で表
示されているように見える、というのがその動作原理で
ある。
第３の方法、すなわち各画素内の明状態の領域と暗状態
の領域の面積を制御する方法について説明する。この方
法は、主として強誘電性液晶表示装置で試みられており
、たとえば［応用物理学会・高分子学会・日本化学会共
催節１３回液晶討論会講演予稿集」１３８頁以下に記載
されている。
第１０図はこの方法で使用される一画素の概略断面図で
ある。構成要素は通常と同様で、基板１０３の表面に、
深さｄｌを持つ複数の凹凸形状をピッチｄ２で設けた上
に画素電極１０５が蒸着されている。こうした構成によ
り、該画素に印加される電圧が一画素電極内で均一であ
っても、両画素電極間のギャップの大きさの異なるとこ
ろでは、電界の強さが異なる。そのため、成る印加電圧
に対して上記ギャップか成る値より小さいところでは明
状態となり、他のところでは暗状態のままである、とい
う状態になる。その結果、該画素全体としての透過光強
度が、明状態の領域と暗状態の領域との面積比に応じた
中間調のものとして肉眼に感じられる。第１１図に一例
が示されているように、印加電圧を変化させることによ
り、該画素の透過光強度が上記印加電圧に対応した値を
とる。
このことを利用して階調表示を行なうのが該方法による
液晶表示装置による動作原理である。第１１図は上記方
法の印加電圧と透過光強度の関係を表わしたグラフであ
るが、電圧が印加されると暗状態に、印加が解除される
と明状態になるように構成したときのグラフである。
［発明が解決しようとする課題］ 現在電子訓算機端末では、３原色それぞれにつき１６６
階調表示することで、１６３すなわち４０９６色表示が
行なわれている。しかし、より自然な色調表示を行なう
ためには、１６６階調上の階調表示を高い精度で行なう
必要がある。しかしながら、階調表示を行なう上述の３
種の方法は、いずれも１６〜２５６階調の表示を高粘度
に行なうには適していない。
第１の方法、すなわち各画素に印加する電圧とこのとき
該画素の示す透過光強度との対応関係を利用する方法で
は、以下のような問題がある。この方法では第８図で示
されるように、飽和値電圧に対応した透過光強度と、し
きい値ｆＥ−圧に対応した透過光強度との間を、実現し
たい階調数で分割する。このとき、隣り合う階調の透過
光強度に対応した電圧相互の差は、飽和値電圧としきい
値電圧の差を、実現しようする階調数で割ったものとほ
ぼ′、９しくなる。上記の電圧差は階調数か多くなるほ
ど小さくなり、それだけ高精度の駆動技術が要求される
。しかも、使用する液晶層の均一性が高くなければ、同
一印加電圧に対して各画素の示す透過光強度にばらつぎ
が出てしまい、正しい階調の表示が行なわれなくなる。
上述の理由により、１６〜２５６階調のような高階調で
は、高精度で階調表示をイー１なうことは不可能であっ
た。
第２の方法では、理論的には所望の階調表示か得られる
か、以下の問題がある。通常の２階調表示でちらつきの
ない画像を得るためには、全画素を走査する時間か１６
ｍ５ｅｃ程度以下である必要がある。たとえばテレビジ
ョンでは１秒６０画面、すなイっち１画素は１回あたり
１６ｍ５ｅｃの間隔て走査されている。この第２の方法
によると、この１６　＋１１　Ｓ　ｅ　ｃをさらに階調
数に応じて分割した時間で走査をしなければならない。
この時間は８階５．２で２．３ｍ５ｅｃ程度、１６６階
調１．１ｍ５ｅｃ程度、２５６階調では０．０６ｍ５ｅ
ｃという短時間になり、これだけの短時間で全１ｉ１ｉ
ｉ素を走査するのは現在不可能である。
第３の方法については以下の問題点がある。この方法は
１画素内の明状態の領域と暗状態の領域の面積比で階ｉ
、！Ｊを表現しようとするものである。
しかしなから、第１の方法と同様に、表現しようとする
階調に応じ、高精度で調節された電圧を対象画素に印加
する必要かあり、粘度の良い駆動装置を必要とする。そ
の上、１画素内での明状態と暗状態の領域の発生状況を
制御できないため、やはり精密な階調表示を行なうこと
は無理である。
したがって、この発明の１］的は１６〜２５６階調とい
う高階調の階調表示を、高精度で行なうｌｆｋ品表不表
示装置供することにある。
［課題を解決するための手段コ この発明にかかる液晶表示装置は、隣接する複数の画素
をまとめて１表示車位とし、該表示単位内の各画素の点
灯・非点列の状態、または各画素の階調の組合わせで上
記表示単位の階：Ｊ、！Ｊを制御ずるものである。
［作用］ 上記１表示単位内の各画素を十分に微小な寸法とするこ
とにより、肉眼に対して１表示単位内の点灯部分と非点
灯部分は、点灯面積と非点灯面積の加重平均に平均化さ
れた濃度に均一に点灯しているかのように見える。各画
素かそれぞれ階調表示されているときも同様である。
今、］表示単位内の画素数をｎ。個とする。これは１（
本の走査電極（ｌｃは自然数）と玖本のデータ電極（鉦
は自然数）か交差して形成されるので、口。＝　ｌｃ・
艶である。このｎ。個の画素のいくつかを電気的に等価
になるように、すなわち當に互いに等しい表示状態とな
るように電気的に接続して１画素群とし、全画素をｎ個
の画素群に分割する。そして、各画素の表示状態を、階
調数ｒＴｌに制御できるとする。ここで、階調数には、
最も明るい状態と最も暗い状態とを含める。上述の構成
としたとき、各画素群の面積を成る特定の比にしたとき
に、１表示単位の表示可能階調数が最も多く、かつ均等
な濃度間隔で階調表示を行なうことができる。そのよう
な最適面積比は Ａ、　：Ａ２　：・・：Ａｏ＝ｍ”’　：ｍｎ−２ニー
：　１である。ここにＡ、　　（ｉ−１，２、・・・、
ｎ）は１表示単位中ｉ番ｌ」の画素１洋に含まれる各画
素の面積の合計を表わす。ごのように設計した電極構造
の１表示単位は、表示濃度０％から１００％までの間を
１００／ｍ”％の間隔で、ｒ１１′階調を表示できる。
表示階調数はｍのｎ乗というべき乗であり、各画素の階
調表示数ｒＴｌは少なくて済むので、多くの階調の表示
が容易に実現できる。たとえば、実施例１〜３に示した
ようにｍ　ｌ−２、ｎ＝４のとき１６６階調表示できる
。さらに、実施例４に示したように、ｍ＝ｎ＝４とすれ
ば２５６階調が表示できる。
［発明の実施例］ この発明の実施例か以ドに説明される。
第１図はこの発明の１つの実施例を示す５ＴＮＬＣＤの
電極構造の概略下面図である。第１図を参照して２本の
走査電極１１．１２と２本のデータ電極１３．１４が対
向して４つの画素２１〜２４を形作り、これら４つの画
素が１表示単位を構成している。２本の走査電極１１、
］２の幅の比は２対１である。また、２本のデータ電極
１３．１４の幅の比は４対１である。したがって、４つ
の画素２１〜２４の面積比は、８：４：２＋１である。
各画素が各々自分自身からなる画素群を構成していると
考えると、本実施例はｎ。−ｎ＝４の場合である。第１
表は、１つの表示単位の４つの画素２１〜２４を２階調
で表示する組合わせ方と、該表示単位か表示される階調
の対応関係を示すものである。表中のＯは非点灯状態に
あることを、１は点灯状態にあることを示す。
（以下余白） 本実施例の場合、ｎ＝４、ｍ＝２であるから、２４すな
わち１６階調表示の５ＴＩＩ−ＬＣＤが実現できた。
さらに、この発明の第２の実施例では、実施例１と同じ
電極構造を有する強誘電性液晶表示装置を作成した。こ
のパネルの１表示車位も、実施例１と同様に面積比か８
：４：２：１である４つの画素２１〜２４から構成され
ている。
この強誘電性液晶表示装置も第１表に示した点灯・非点
灯の組合わせ方に従って駆動することにより、１６階調
表示か実現できた。
第２図はこの発明のさらに他の実施例であるＳＴ　Ｎ　
−Ｌ　ＣＤの電極構造を示す。第２図を参照して走査電
極３１と３３の幅の和と、走査電極３２の幅との比は２
：１である。この実施例においては、走査電極３１と３
３の幅は等しく、走査電極３１．３３および３２の幅の
比は１：１１である。一方、データ電極３４と３６の幅
の和と、電極３５の幅の比は４：１である。電極３４と
３６の幅は等しく、゛小極３４と３５と３６の幅の比は
２：１：２である。
これら３木の走査電極と３本のデータ電極が交差してで
きた９個の画素４１〜４つの面積比は２２：２：１：１
：１：２：２：２である。走査電極３１と３３、データ
電極３４と３６がそれぞれ電気的に接合されているため
、この９画素は、次の４つの電気的に同宿な群Ａ、Ｂ、
Ｃ，Ｄに分けられる。
Ａ：画素４１．４３．４７．４９ Ｂ：画素４２．４８ Ｃ：画素４４．４６ Ｄ二画素４５ これら４群の画素面積比は、 Ａ：Ｂ：Ｃ：Ｄ＝８：４：２：　１ である。したがって、この４群の画素を実施例１の４個
の画素２１〜２４と同じ組合わせで点ナコすると、１６
階調を表示することかできる。それぞれの中間調での各
画素の点灯・非点灯のパターンを第３図に示す。第３図
を参照して、各パターン図に付加されている符号は、各
パターン図の表わしている表示階調番号を示す。この電
極構造は、表示単位の中心と中間調の濃度の重心とか、
すべての階調において一致しているので、表示品位が優
れている。
り）４図はこの発明のさらに他の実施例である５ＴＮ−
ＬＣＤの電極構造を示す。第４図を参照して、走査電極
５１と５３の幅の和と、走査電極５２の幅の比は４：１
である。この実施例においては、走査電極５１と５３の
幅は等しく、走査電極５１と５２と５３の幅の比は、２
：１：２である。
データ電極５４と電極５６の幅の和と、電極５５の幅の
比は１６．１である。電極５４と５６の幅は等しく、電
画５４と５５と５６の幅の比は、８：に８である。
これら３木の走査電極と３本のデータ電極が交差してで
きた９個の画素６１〜６９の面積比は、１６：８：１６
：２：１：２・１６：８：１６である。走査電極５１と
５３、データ電極５４と５６はそれぞれ電気的に接続さ
れているので、これら９個の画素は、次の４群の電気的
に雰価な群Ｅ１Ｆ、Ｇ、Ｈに分けられる。
Ｅ：画素６１．６３．６７．６９ Ｆ６画素６２．６８ Ｇ：画素６４．６６ Ｈ：画素６５ これら４群の電極面積比は、 Ｅ：Ｊ：Ｇ：Ｈ＝６４：１６：４：１ である。それぞれの群の画素を４階調表示し、その結果
生じるすべての組合わせで点幻すれば、２５６階調を表
示することかできる。この実施例においても、実施例３
と同様にすべての階１要にわたって表示単位の中心と中
間調の濃度の重心とか一致しており、表示品位が優れて
いる。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明においては液晶表示装置は、表示
単位と、表示単位を構成し個別的かつ選択的に表示可能
な複数の画素と、各画素を個別的かつ選択的に表示する
駆動手段と、１表示車位内において表示する画素の数を
制御する手段とを含む。各表示単位はその構成要素であ
る各画素の階調の加重平均で階調表示されているように
感じられる。その結果、各々の画素は低い階調数で表示
しながら、隣接する複数の画素の集合である表示単位と
しては、階調数１６〜２５６という高階調表示を高い精
度で行なうことが可能な液晶表示装置を提供することか
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例１と実施例２の液晶表示装置の
電極配置を示す概略平面図であり、第２図は本発明の実
施例３の液晶表示装置の電極構造を示す概略平面図であ
り、第３図は実施例３になる液晶表示装置の１表示車位
の階調表示状況を示す図であり、第４図は本発明の実施
例４になる液晶表示装置の電極配置を示す概略平面図で
あり、第５図は従来のマルチプレックス駆動液晶表示装
置の液晶表示部の概略断面図であり、第６図は従来のマ
ルチプレックス駆動？ｔｋ品表示装置の電極構造を示す
斜視図であり、第７図はその■−■力向の矢視図であり
、第８図はＴＮ−ＬＣＤにおける印加電圧と透過光強度
の対応を示すグラフであり、第９図は従来のＴＮ−ＬＣ
Ｄにおいて所望の階１凋表示を行なうために必要な印加
電圧を求める方法を示すグラフであり、第１０図は強調
′生性液晶表示装置において階調表示を行なう液晶表示
装置の概略断面図であり、第１１図は上述の階調表示方
法の原理を説明するためのグラフである。 図において、１０１．１０２は偏光板、１０３．１０４
はガラス基板、１０５はデータ電極、１０６は走査電極
、１０７は液晶を表４）す。 なお、図中、同一７１号は同一または相当部分を示す。 め５回 Ａ 入射−ｙｆ：、ｃｐｒ方勾 ○９　メ［１イ災弓、硬−Ｂ１しυ回ｙもトｏ　４力≦
、イｌ’、ｌ　、ｉシ５事ｐ回δ（−７第８圀 第９０ 第７０ ０ｂ 第１０の 第 １麿 印ｔｏ申〕Ｅ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）複数個の画素表示領域の配列を含む液晶表示パネ
    ルを備え、 各前記画素表示領域は予め定める複数個の分割された分
    割表示領域を含み、 各前記分割表示領域は、個別的にかつ選択的に少なくと
    も２階調に表示可能にされ、 各前記画素表示領域において、分割表示領域を個別的に
    かつ選択的に表示駆動する表示駆動手段と、 前記表示駆動手段に結合され、各前記画素表示領域ごと
    に、表示駆動される前記分割表示領域の数を制御して各
    前記画素表示領域ごとの階調を実現するための階調実現
    手段とを含む液晶表示装置。
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