JPH0362017A - カラー液晶表示装置 - Google Patents

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〉 本発明は、液晶を駆動するためのトランジスタ等のアク
ティブ素子を各画素に配置したアクティブマトリックス
型液晶パネルを階調駆動するカラー液晶表示装置に関す
るものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、例えばテレビジ
ョン学会誌、生２　［１］　　（１９８８）Ｐ。

２３−２９に記載されるものがあった。

この文献に記載されているように、従来から種々のタイ
プのカラー液晶表示装置が開発、実用化されている。そ
の多くは、透過型カラー表示であり、その大部分がカラ
ーフィルタを用いている。

その−例を第２図に示す。

第２図は従来の１６階調駆動可能な透過型カラー液晶表
示装置の構成ブロック図、第３図はその液晶パネル中の
１画素の回路図である。

このカラー液晶表示装置は液晶パネル（０を備え、その
液晶パネル１０には、表示用のデータ信号Ｄ１〜ＤＭを
出力する水平方向のＸドライバ２０．２１と、走査信号
０１〜ＧＮを出力する垂直方向のＹドライバ２２とが接
続されている。液晶パネル１０は、上下にＭ本交互に配
置されてＸドライバ２０，２１に接続されたデータ電極
（ドレイン線ともいう＞１１−１〜１１−Ｍと、そのデ
ータ電極１１−１〜１１−Ｍと直交してＹドライバ２２
に接続された走査電極（ゲート線ともいう）１２−１〜
１２−Ｎとを、有している。データ電極１１−Ｍと走査
電極■２−１〜１２−Ｎとの各交差箇所には、第３図に
示すように、アクティブ素子として例えばアモルファス
Ｓｉ薄膜トランジスタ（以下、ＴＰＴという）１３ａと
液晶セル１３ｂとからなるカラーフィルタの画素１３が
、それぞれ設けられている。つまり、カラーフィルタの
各画素１３は、縦ストライプで配列され、ＴＦＴ付カラ
ー液晶パネル■０が構成されている。各画素１３中のＴ
ＦＴ１３ａのドレインはデータ電極（■−１〜１１−Ｍ
に、ゲートは走査電極■２工〜１２−Ｍに、ソースは液
晶セル１３ｂに、それぞれ接続されている。

第２図のＸドライバ２０．２１及びＹドライバ２２には
、液晶表示制御回Ｂ（以下、ＬＣＤ制御回路という〉２
３が接続され、さらにそのＬＣＤ制御回＃Ｉ２３に、γ
補正回路２４が接続されている。ＬＣＤ制御回路２３は
、入力電圧Ｖｌ、Ｖ３゜Ｖ４．ＶＥＥをＸドライバ２０
．２１に、制御電圧ＶＧをＹドライバ２２にそれぞれ供
給すると共に、制御信号をＸドライバ２０．２１及びＹ
ドライバ２２に供給し、図示しない外部の中央処理装置
（以下、ＣＰＵという）とインタフェースし、カラー画
像データをＸドライバ２０．２１に転送している。γ補
正回路２４は、例えばγ補正回路特性値（２乗則値〉を
格納する読出し専用メモリ（以下、ＲＯＭという）で構
成されている。

第４図は、第２図の各Ｘドライバ２０．２１の一構成例
を示すブロック図である。

このＸドライバ２０．２１は、パルス幅変調ドライバで
構成され、ビデオ信号ＥＤ○〜ＥＤ３゜ＯＤＯ〜ＯＤ３
に応じたパルス幅の８０ビツトデ一タ信号Ｄ１〜Ｄ８０
を第２図のデータ電極１１１〜１１−Ｍへ出力する回路
である。

この各Ｘドライバ２０．２１は、水平走査スタートパル
スＳＴＡにより動作を開始して水平シフトクロックＣＰ
によりビデオ信号ＥＤＯ〜ＥＤ３゜０ＤＯ−ＯＤ３を取
込む２系統の４ビツトＸ４０のシフトレジスタ３０．３
１を有し、そのシフトレジスタ３０．３１の出力１則に
、８０ビツト×４のラッチ回路３２、階調制御部３３．
８０ビツトのレベルシフタ３４、及び８０個の４レベル
ドライバ３５が接続されている。ラッチ回＃Ｉ３２は、
ロード信号ＬＯＡＤにより、シフトレジスタ３０゜３１
の出力をラッチする回路である。階調制御部３３は、ラ
ッチ回路３２の４ビツト出力データ（１６進数で０〜Ｆ
）及び階調制御用クロック信号ＣＰＧにより決定される
パルス幅の階調信号Ｓ３３を出力する回路であり、カウ
ンタ及びゲート回路等で構成されている。レベルシフタ
３４は、切換信号ＤＦにより、階調信号Ｓ３３のレベル
をシフトする機能を有している。ドライバ３５は、４レ
ベルの入力電圧Ｖｌ、Ｖ３．Ｖ４．ＶＥＥに基づき、レ
ベルシフタ３４の出力を駆動して８０ビツトのデータ信
号Ｄｉ〜Ｄ８０を出力する回路である。

なお、第４図のＶＤＤは電源電圧、ＶＳＳは接地電位、
ＥＮＤは次段接続用の端子である。

第５図は、第４図のパルス幅制御タイミング図である。

各Ｘドライバ２０．２１において、シフトレジスタ３０
．３１は、水平スタートパルスＳＴＡにより動作を開始
し、水平シフトクロックＣＰに従って、２つの４ビット
ビデオ信号ＥＤＯ〜ＥＤ３゜ＯＤＥ〜ＯＤ３をシフトし
ていく。４ビツトのビデオ信号ＥＤＯ〜ＥＤ３．ＯＤＯ
〜ＯＤ３のシフトが完了すると、ロード信号ＬＯＡＤに
より、シフトレジスタ３０．３１内に格納された表示デ
ータがラッチ回路３２にラッチされる。ラッチされた４
ビットビデオ信号は、階調制御部３３に入力される。階
調制御部３３は、入力された４ビツトデータ（１６進数
で０〜Ｆ）及び階調制御用クロック信号ＣＰＧにより決
定されるパルス幅の階調信号３３３を、レベルシフタ３
４を介して４レベルのドライバ３５へ送る。クロック信
号ＣＰＧの最大速度は、ｌμｓである。ドライバ３５は
、入力電圧Ｖｌ、Ｖ３．Ｖ４．ＶＥＥに基づき、レベル
シフタ３４の出力を液晶セル駆動用のデータ信号Ｄ１〜
Ｄ８０に変換して第２図のデータ電極↓１−１〜１１−
Ｍへ供給する。

入力電圧Ｖｌ、Ｖ３．Ｖ４．ＶＥＥは、Ｖｌ＞Ｖ３＞Ｖ
４＞ＶＥＥの順に直流的に任意の値に設定される。Ｖｌ
は正極性のオン電圧、ＶＥＥは負極性のオン電圧、Ｖ３
は正極性のオフ電圧、Ｖ４は負極性のオフ電圧である。

ドライバ３５の駆動パルス幅は、第５図に示すクロック
信号ＣＰＧのタイミングで、１６ステツプのパルス幅変
調が可能になる。

ドライバ３５から出力されるデータ信号Ｄｉ〜ＤＭと、
第２図のＹドライバ２２から出力される走査信号Ｇ１〜
ＧＮとで、液晶パネル１０を駆動したときの透過特性を
第６図に示す。

第６図の透過率対パルス幅特性図において、縦軸に液晶
セル１３ｂの透過率（Ｔ）、横軸にパルス幅（ＴＷ）を
とったときのＴ−ＴＷ特性である。

図中の白丸の測定値が従来の特性である。

一般に、テレビジョン画像を表示駆動する際は、視覚特
性に合せるために、第２図のγ補正回路２４でγ補正処
理をする。そのγ補正特性を第７図に示す。第７図では
、縦軸に透過率Ｔ〈％）、横軸にｒ＠調レしルＧ（グレ
ー）がとられている。γ補正曲線は、透過率２０％以下
の範囲を８階調レベルで区分けし、低輝度の階調性を高
めている。

第８図にパルス幅対階調レベルＴＷ−Ｇ特性を示す。縦
軸にパルス幅ＴＷ（μＳ〉、横軸に階調レベルＧがとら
れている。階調１ルベルまでは、パルス幅を工μＳ単位
で制御し、１ルベルで１０μｓのパルス幅で駆動し、１
２レベル以降のパルス幅は、１２〜４０μｓの範囲で駆
動する。第８図の特性値をγ補正回路２４に格納し、最
大０゜５μｓのアドレス時間でクロック信号ＣＰＧを発
生し、第４図の階調制御部３３へ与える。

（発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記構成の装置では、次のような課題が
あった。

第８図のパルス幅特性で液晶パネル１０を駆動した場合
、第７図に示すγ補正特性値と比較すると、低ＴＮ調側
の階調の再現性が劣化する。

これは、第６図のＴ−ＴＷ特性を第７図のγ補正特性で
補正する際、Ｔ−ＴＷ特性のオフ時（パルス幅ＯμＳ〉
の透過率が５％を示している。５％の透過率は、第７図
のγ補正特性の階調レベルと比較すると、４階調と一致
する。そのため、３階調以下の階調特性が劣化する欠点
があり、それを解決することが困難であった。

本発明は前記従来技術が持っていた課題として、カラー
液晶パネルの透過特性に、人間の視覚特性に合ったγ補
正値で補正すると、低階調側の階調が劣化するという点
について解決したカラー液晶表示装置を提供するもので
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記課題を解決するために、走査電極とデータ
電極の直交箇所に接続されたアクティブ素子及び液晶セ
ルがマトリクス状に配置された液晶パネルと、ビデオ信
号に対応したパルス幅の階調信号を生成しその階調信号
を入力電圧で駆動したデータ信号を前記データ電極へ供
給するパルス幅変調ドライバと、走査信号を前記走査電
極へ供給する走査ドライバとを、備えた液晶表示装置に
おいて、前記パルス幅が設定値以下の時に、液晶の透過
率特性に基づき予め設定した電圧値に前記入力電圧を減
衰させて前記パルス幅変調ドライバの出力を制御する電
圧制御手段を、設けたものである。

（作用） 本発明によれば、以上のようにカラー液晶表示装置を構
成したので、電圧制御手段は、パルス幅変調ドライバの
入力電圧レベルを制御し、液晶パネルの透過率特性を変
えて低階調（暗い画面〉の再現性を向上させる働きがあ
る。従って、前記課題を解決できるのである。

（実施例） 第１図は、本発明の実施例を示すカラー液晶表示装置の
要部の駆動構成図である。

本実施例において、カラー液晶表示装置の基本構成は、
従来の第２図のものと同一である。本実施例では特に、
従来の第４図と同−回路構成のＸドライバ４０の入力電
圧Ｖ１．Ｖ３．Ｖ４．ＶＥＥ端子に、その入力電圧値を
制御する電圧制御手段を接続し、第２図の液晶パネルＩ
Ｏの透過特性を可変するようにしたものである。

電圧制御手段は、Ｖｌ、ＶＥＥの電圧値を制御する８ビ
ツトデータを格納したメモリ等で構成される電圧制御用
データ回路４１を備え、その電圧制御用データ回路４１
の出力側には、２個のディジタル／アナログ変換器（以
下、Ｄ／Ａ変換器という＞４２．４３が接続されている
。各Ｄ／Ａ変換器４２゜４３の出力側は、それぞれ増幅
器４４゜４５を介して、パルス幅変調ドライバ４０の入
力電圧Ｖｌ、ＶＥＥ端子に接続されている。各増幅器４
４．４５の出力端子間には、分圧抵抗Ｒ１゜Ｒ２，Ｒ３
が直列に接続され、その分圧抵抗Ｒ１とＲ２の接続点が
入力電圧Ｖ３端子に、分圧抵抗Ｒ２とＲ３の接続点が入
力電圧Ｖ４端子に、それぞれ接続されている。ここで、
入力電圧Ｖ３．Ｖ４は、入力電圧Ｖ１とＶＥＥを分圧抵
抗Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３で分圧した任意の電圧値に設定され
ている。

次に、本実施例の動作を説明する。

先ず、第６図の透過特性において、図中の白丸（測定値
〉は、従来の透過特性である。前述したように、この特
性により、第２図のγ補正回路２４のパルス列条件で液
晶パネルＩＯを駆動した場合、第７図に示すγ補正特性
値と比較すると、低階調側の階調特性が劣化する。これ
は、駆動パルス幅でみると、１０μｓ以下の領域に相当
する。

この領域のパルス条件は、最小パルス単位（１μｓ〉で
設定しているため、パルス幅を可変することは、不可能
である。しかし、第３図に示す従来の透過特性をパルス
幅１０μｓ以下の領域で黒丸（理想値〉に補正すれば、
第７図に示すγ補正曲線とほぼ一致する。

そこで、本実施例では、第９図のＸドライバ入出力電圧
波形図に示すように、次のような手段を講じている。

第９図のＳＤは垂直同期信号、ＳＨは水平同期信号であ
る。本実施例では、水平同期信号時間を例えば４０μｓ
とする。

Ｘドライバ４０における入力電圧Ｖ１とＶＥＥ間の電圧
ＶＤを可変したときの透過率特性を第■０図に示す。第
１０図では、縦軸に透過率Ｔ（％）、横軸に入力電圧Ｖ
Ｄがとられている。

第１０図に示すように、入力電圧ＶＤの低下に従い、透
過率が低下するため、本実施例では、第９図に示すよう
に、入力電圧Ｖｌ、ＶＥＥの電圧値を１水平開期信号時
間内の３０μｓ以上の時間において減衰させる。この時
間は、第６図の透過特性が劣化するパルス幅１０μｓ以
下に相当する。

ここで、入力電圧Ｖｌ、ＶＥＥの減衰は、第１図の電圧
制御手段で次のように実行される。即ち、第１図の電圧
制御用データ回路４１は、Ｖｌ、ＶＥＥの電圧値を制御
する８ビツトのディジタルデータを格納しているので、
そのデータがＤ／Ａ変換器４２．４３により、各データ
に対応したアナログ電圧値に変換される。

Ｄ／Ａ変換器４２．４３の変換特性を第１１図に示す。

Ｄ／Ａ変換器４２．４３は、入力データ８ビツトに対し
、出力電圧値を２５６ステツプのアナログ信号に変換す
る。このＤ／Ａ変換器４２゜４３の出力電圧は、最大的
ＩＶである。第９図の１水平時間内におけるＤ／Ａ変換
器４２．４３の駆動タイムチャートが第１２図に示され
ている。

第１２図に示すように、１水平時間内の３０μｓまでの
時間は、同一のデータコード“’ＦＦ”をＤ／Ａ変換器
４２．４３に入力し、そのＤ／Ａ変換器４２．４３の出
力電圧値を同一電圧（＝ＩＶ）に保持する。３０μｓ以
後は、電圧レベルを減衰させる手段として、入力データ
コードを制御する。

例えば、データコードを“ＥＯ”、　　“’ｃｏ”ＢＯ
”と可変することにより、Ｄ／Ａ変換器４２．４３の出
力電圧を最終的に約０．７Ｖに減衰することができる。

なお、Ｄ／Ａ変換器４４，４５の入力データの最大サン
プリング時間は、約３０ＭＨｚ　（ＴＳ＝３３ｎｓ＞で
駆動することが可能である。

このようなり／Ａ変換器４２．４３の出力電圧は、第１
図の増幅器４４．４５で増幅された後、パルス幅変調ド
ライバ４０の入力電圧Ｖｌ、ＶＥＥ端子に供給される。

パルス幅変調ドライバ４０は、第４図に示すように、各
４ビツトのビデオ信号ＥＤＯ〜ＥＤ３゜ＯＤＯ〜ＯＤ３
を、水平シフトクロックＣＰに同期してシフトレジスタ
３０．３１に入力していく。

シフトレジスタ３０．３１のパラレル出力は、ラッチ回
路３２にラッチされ、階調制御部３３で、階調信号Ｓ３
３にパルス幅変調された後、レベルシフタ３４を介して
ドライバ３５へ送られる。ドライバ３５は、電圧制御手
段で制御された入力電圧Ｖｌ、Ｖ３．Ｖ４．ＶＥＥに基
づき、レベルシフタ３４の出力を駆動し、第９図に示す
ようなドライバ出力波形を有するデータ信号Ｄｉ−Ｄ８
０を出力し、第２図のデータ電極１１−１〜１１−Ｍへ
供給する。

第９図のドライバ出力波形は、階調レベル１６の時は、
パルス幅最大の４０μｓ時間駆動し、階調レベル数が減
少するに従い、パルス幅が狭くなる。ｒ＠調レベル数が
１０以下の例えば８レベルでは、入力電圧Ｖ１のピーク
電圧１直が、電圧制御手段によって減衰するため、透過
特性も減少する。

垂直同期信号ＳＤの１フレ一ム時間が終了し、次のフレ
ーム時間では、ドライバ出力波形は、第４図の４レベル
ドライバ３５でＶＥＥレベルが選択され、第２図の液晶
パネル１０がパルス幅駆動される。

本実施例では、第１図の電圧制御手段により、入力電圧
Ｖｌ、ＶＢ、Ｖ４．ＶＥＥを可変し、その入力電圧Ｖ１
．Ｖ３．Ｖ４．ＶＥＥに基づき、パルス幅変調ドライバ
４０でパルス幅変調させて液晶パネル１０の透過特性を
変化させている。そのため、人間の視覚特性に合ったγ
補正で液晶パネル１０を駆動できるので、低階調（暗い
画面）の再現性が著しく向上する。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、例えば第■
図の電圧制御手段及びパルス幅変換ドライバ４０（第４
図の回路〉を他の回路で構成してもよい。さらに、液晶
パネル１０のアクティブ素子をＴＦＴ１３ａに代えて、
他のトランジスタやあるいは双方向性ダイオード等で構
成する等、種々の変形が可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、電圧制御
手段により、パルス幅変調ドライバの入力電圧を可変し
、そのパルス幅変調ドライバで、パルス幅変調動作を行
わせて液晶パネルの階調駆動を行うようにしたので、例
えば人間の視覚特性に合ったγ補正で液晶パネルを駆動
できる。そのため、従来のパルス幅変調ドライバに電圧
制御手段を付加するだけで、大幅な回路変更をすること
なく、低階調の再現性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すカラー液晶表示装置の要
部の駆動構成図、第２図は従来のカラー液晶表示装置の
構成ブロック図、第３図は第２図中の画素の回路図、第
４図は第２図のＸドライバの構成ブロック図、第５図は
第４図のパルス幅制御タイミング図、第６図は第２図の
透過率対パルス幅特性、第７図は第２図のγ補正特性図
、第８図は第２図のパルス幅対階調レベル特性図、第９
図は第１図のＸドライバ入出力電圧波形図、第１０図は
第１図の透過率対ドライバ入力電圧特性図、第１１図は
第１図のり、／Ａ変換器の変換特性図、第１２図は第１
１図の駆動タイムチャートである。 １０・・・・・・液晶パネル、１１−１〜１１−Ｍ・・
・・・・データ電極、１２−１〜１２−Ｎ・・・・・・
走査電極、１３ａ・・・・・・ＴＦＴ、１３ｂ・・・・
・・液晶セル、２０゜２１・・・・・・Ｘドライバ、２
２・・・・・・Ｙドライバ、２４・・・・・・γ補正回
路、３０．３１・・・・・・シフトレジスタ、３２・・
・・・・ラッチ回路、３３・・・・・・階調制御部、３
４・・・・・・レベルシフタ、３５・・・・・・ドライ
バ、４０・・・・・・パルス幅変調ドライバ、４１・・
・・・・電圧制御用データ回路、４２．４３・・・・・
・Ｄ／Ａ変換器、４４．４５・・・・・・増幅器。 １３α：ＴＦＴ １３ｂ：液晶上ル 第３図 第４図 第５図 パルス幅（Ｔｗ） 第２図の迭過竿丈寸凡し又羽幇守性 第６図 階調しへル（Ｇ） 第２図の？ｆ補正特性 第７図 Ｓ 階調ｌ／べＡ／Ｇ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 走査電極とデータ電極の直交箇所に接続されたアクティ
   ブ素子及び液晶セルがマトリクス状に配置された液晶パ
   ネルと、ビデオ信号に対応したパルス幅の階調信号を生
   成しその階調信号を入力電圧で駆動したデータ信号を前
   記データ電極へ供給するパルス幅変調ドライバと、走査
   信号を前記走査電極へ供給する走査ドライバとを、備え
   たカラー液晶表示装置において、 前記パルス幅が設定値以下の時に、液晶の透過率特性に
   基づき予め設定した電圧値に前記入力電圧を減衰させて
   前記パルス幅変調ドライバの出力を制御する電圧制御手
   段を、 設けたことを特徴とするカラー液晶表示装置。