JPH0588197A - 複合化液晶表示パネル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】液晶表示パネルに高階調表示をさせる際に表示
すべき映像データに応じた表示電圧をパネルに与えるデ
ータ駆動回路の回路構成を複雑化させることなく一層の
高階調表示を可能にする。 【構成】それぞれ所定階調数の表示が可能な１対の液晶
表示パネルを互いに重ね合わせて配設し、背面側から与
えた照明光を背面側の液晶表示パネルにより階調制御し
た上で表面側の液晶表示パネルに与え、これによりさら
に階調制御を重ねることにより両液晶表示パネルの表示
階調数の積に等しい高階調数の表示を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマトリックス形液晶表示
パネルを２枚組み合わせたとくに高階調表示に適する複
合化液晶表示パネル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、計算機やＯＡ機器用の表
示装置に用いられるいわゆるフラットパネル形の液晶表
示パネルは、映像データにより指定される文字や図形等
の可変画像を表示するためパネル面内に多数の画素を二
次元配置したマトリックス形に構成し、かつ表示の画質
を向上するため各画素の明るさを明暗のほか中間トーン
を含めた複数個の段階に切り換える階調表示を行なうの
がふつうである。以下、よく知られたことではあるが図
５と図６を参照して液晶表示パネルの従来からの代表的
な構造とその階調表示の要領を簡単に説明する。

【０００３】図５(a) に断面を示す液晶表示パネル10は
単純マトリックス形と呼ばれ、その互いに対向する１対
のガラス板11と12の内面に透明な表示電極膜13と14を互
いに直交するようそれぞれ細長いストライプ状パターン
で多数条並べて設け、ガラス板11と12を周縁部で封止樹
脂16を介して互いに閉じ合わせた上で内部に液晶LCを封
入し、かつ両外面に偏光方向が互いに直角な偏光膜17を
それぞれ貼着したもので、よく知られているように表示
電極膜13と14の各交点を画素として背面側から与えた照
明光ILが表面側へ表示光DLとして透過する率を両表示電
極膜間の液晶LCに掛かる表示電圧に応じて画素ごとに変
化させるものである。

【０００４】図５(b) はこの液晶表示パネル10に階調表
示をさせる要領を回路図で例示するもので、図にはその
面内に各１条の表示電極膜13, 14と両者の交点である１
個の画素Ｐが拡大して示されている。この液晶表示パネ
ル10を表示駆動するために、所定のフレーム周期内に走
査パルス列SPを受けて表示電極膜14を順次に駆動する走
査駆動回路30と, それに同期して表示データＤを表示電
極膜13に一斉に乗せるデータ駆動回路40を設け、映像デ
ータ回路50から両回路に走査パルスSPを与えるととも
に、その１周期内にデータ駆動回路40に対し表示電極膜
14の１条分の映像データＤをクロックパルスCPに同期し
て装荷する。この際、データ駆動回路40に例えば４ビッ
ト構成の映像データＤを装荷することにより、それが表
すデータ値に比例した表示電圧を表示電極膜13に出力さ
せて液晶表示パネル10の各画素Ｐに０〜15の16階調の表
示をさせることができる。

【０００５】図６(a) はアクティブマトリックス形の液
晶表示パネル20の断面を示す。この場合も１対のガラス
板21と22の内面にそれぞれ電極膜23と24がそれぞれ設け
られるが、ガラス板21の方の電極膜23から同図(b) に一
部を拡大して示すように走査電極膜23ａとデータ電極膜
23ｂと画素Ｐごとの表示電極膜23ｃが形成され、かつ画
素Ｐごとに作り込まれた薄膜トランジスタ25のゲートと
ソースとドレインとにそれぞれ図のように接続される。
ガラス板22の方の電極膜24はすべての画素Ｐに共通な広
いパターンで設けられる。

【０００６】１対のガラス板21と22を周縁部で封止樹脂
26を介して互いに閉じ合わせて内部に液晶LCを封入し、
それらの外面に偏光膜27をそれぞれ貼着するのは図５
(a) の場合と同じである。この液晶表示パネル20に例え
ば16階調の表示をさせるには、図６(b) に示すように前
述と同様に走査駆動回路30に走査電極膜23ａを, データ
駆動回路40にデータ電極膜23ｂをそれぞれ駆動させ、か
つ映像データ回路50から両回路に走査パルスSPを与えて
その周期内にデータ駆動回路40に走査電極膜23ａの１条
分の各４ビット構成の映像データＤを装荷すればよい。

【０００７】なお、図５(b) や図６(b) の走査駆動回路
30やデータ駆動回路40には集積回路装置が用いられる。
液晶表示パネル10や20には縦方向と横方向にそれぞれ数
百条の電極膜があるので、この集積回路装置には各電極
膜を駆動するための単位回路がふつう数十〜百数十個程
度ずつ組み込まれる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
ディジタルな映像データに基づく表示を行なう液晶表示
装置では、表示階調数を増すに従い前述のデータ駆動回
路40用の集積回路装置の構成が困難になりかつ非常に高
価に付く問題がある。

【０００９】すなわち、高階調表示には映像データのビ
ット数を増す必要があるので、このビット数にほぼ比例
してデータ駆動回路用の集積回路装置内の多数の単位回
路が複雑化し、かつ映像データを表示電圧に変換するい
わばＤＡ変換の精度をこれに応じて高める必要があるか
らである。このため、液晶表示パネルの高階調表示は実
用的には16階調が最高であり、将来的には映像データの
ビット数で６ビット，階調数にして64階調が限界とされ
ている。また、液晶表示パネルには10〜20Ｖの表示電圧
が最低必要なので、データ駆動回路用の集積回路装置に
はその出力回路にこの表示電圧に見合った耐圧を持たせ
る必要があり、このためその高集積化に限界があって映
像データのビット数にほぼ比例してチップサイズが大き
くなり、従って高価に付いてしまうのである。

【００１０】かかる問題を解決するため、従来から液晶
表示パネルの表示に採用されているフレーム間引き方式
を利用することは可能である。よく知られているように
この方式は複数個のフレーム周期ごとに白や黒ないし明
や暗の表示に専用のフレーム周期を挿入するもので、映
像データのビット数を増加させることなく表示階調数を
実効的に増加させることができるが、容易にわかるよう
にその表示にちらつきないしはフリッカが出やすいた
め、階調数が16ないしそれ以上の高画質表示にはあまり
適しない。

【００１１】かかる現状に立脚して本発明の目的は、デ
ータ駆動回路に制約されることなく液晶表示パネルの一
層の高階調表示を可能にすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的は本発明によれ
ば、パネル面内に画素がマトリックス配置され各画素に
表示データに応じたそれぞれ所定階調数の表示が可能な
１対の液晶表示パネルを互いに重ね合わせて配設し、そ
の背面側から照明光を与えて両液晶表示パネルを透過し
た光を表示光として各液晶表示パネルの表示階調数の積
にあたる階調数の表示を行なわせることによって達成さ
れる。

【００１３】なお、本発明によるこの複合化液晶表示パ
ネル装置を構成する液晶表示パネルはともに単純マトリ
ックス形ないしはアクティブマトリックス形とすること
でもよいが、経済性と表示画質とを両立させるためには
アクティブマトリックス形を表面側，単純マトリックス
形を背面側にそれぞれ配設するのが有利である。この複
合化液晶表示パネル装置に所定ビット数，例えば６ビッ
ト構成の映像データを表示させる際、映像データを上位
ビットと下位ビットに２分して映像データ中の例えば上
位３〜４ビット分を背面側の液晶表示パネルに，下位２
〜３ビット分を表面側の液晶表示パネルにそれぞれ表示
させるのが表示画質を高める上でとくに有利である。こ
のためには映像データ用のバスを単に２分して背面側と
表面側の液晶表示パネル用のデータ駆動回路に接続する
ことでよい。

【００１４】さらに、本発明の有利な態様では背面側に
配設する液晶表示パネルの各画素を複数個，例えば16個
の部分画素に分割し、これら部分画素の表示の明暗の分
布によりその画素に階調表示をさせることにより、この
背面側の液晶表示パネル用のデータ駆動回路が１ビット
の映像データを取り扱えば済むようにしてその構成を簡
単化する。この態様では液晶表示パネルに与える映像デ
ータを作るために映像データ変換回路を設け、複数ビッ
ト構成の映像データをそのビット数に対応する個数の１
ビットの映像データに変換することができる。

【００１５】

【作用】本発明は前項の構成にいうようそれぞれ所定階
調数の表示が可能な１対の液晶表示パネルを互いに重ね
合わせて複合化し、背面側の液晶表示パネルにより階調
制御された表示光を表面側の液晶表示パネルに照明光と
して与えて、前者による階調表示をさらに後者に階調制
御させることによって、各液晶表示パネルの表示階調数
をあまり高めなくても複合化液晶表示パネルとしてはそ
れらの積に当たる大きな表示階調数が得られるようにし
たものである。

【００１６】例えば、それぞれ16階調の表示が可能な１
対の液晶表示パネルを重ね合わせた本発明の複合化液晶
表示パネル装置では 256段の高階調表示が可能になり、
それぞれ８階調表示の１対の液晶表示パネルを複合化す
れば階調数を64に高めながら各液晶表示パネルのデータ
駆動回路を３ビット構成の映像データ用の簡単なもので
済ませてコストを低減することができる。

【００１７】

【実施例】以下、図を参照しながら本発明の実施例を説
明する。図１は本発明による複合化液晶表示パネル装置
の実施例の断面図、図２はこの実施例に対応する表示回
路の構成図、図３は本発明の異なる実施例の断面図、図
４はその表示回路の構成図であり、前に説明した図５や
図６との対応部分に同じ符号が付されているので、重複
部分の説明は適宜省略することとする。

【００１８】図１に示す複合化液晶表示パネル装置で
は、図５の単純マトリックス形の液晶表示パネル10と図
６のアクティブマトリックス形の液晶表示パネル20とが
前者を背面側に, 後者を表面側にして両者の画素の位置
を互いに一致させた状態で重ね合わせて複合化され、図
のように背面側から照明光ILを与えて両液晶表示パネル
10と20を透過した表示光DLを表面側から取り出すように
される。なお、本発明はこのように異種の液晶表示パネ
ルを複合化する態様にもちろん限らず、単純マトリック
ス形やアクティブマトリックス形の液晶表示パネルだけ
を複合化した態様でも実施することができる。

【００１９】この図１の実施例では液晶表示パネル10と
20は両者に共用の偏光膜17を中間に挟んで樹脂等の手段
で相互に接着され、この中間の偏光膜17の偏光方向は背
面側の偏光膜17や表面側の偏光膜27の偏光方向と直交さ
れる。さらに、図示の例ではアクティブマトリックス形
の液晶表示パネル20はその薄膜トランジスタ25が組み込
まれたガラス板21の方を表面側に向けた姿勢で単純マト
リックス形の液晶表示パネル20と重ね合わされる。

【００２０】図２の表示回路では液晶表示パネル10と20
が上下に並べた形で示され、両者の互いに対応する画素
Ｐが拡大して示されている。以下の説明の都合上この実
施例では例えば単純マトリックス形の液晶表示パネル10
側が８階調表示, アクティブマトリックス形の液晶表示
パネル20側が16階調表示用で、両者を合わせた複合化表
示パネル装置は 128階調の表示を行なうものとする。走
査駆動回路30は図の例では両液晶表示パネル10と20に対
し同じものが用いられ、映像データ回路50から走査パル
スSPを受けて表示電極膜14や走査電極膜23ａを順次に駆
動する。一方、８階調表示の液晶表示パネル10のデータ
駆動回路41は３ビットの映像データD1,16階調表示の液
晶表示パネル20のデータ駆動回路40は４ビットの映像デ
ータD2をそれぞれ映像データ回路50からクロックパルス
CPに同期して与えられる７ビットの映像データＤを分割
して受け、表示電極膜13やデータ電極膜23ｂ上にそれら
に応じた表示電圧を走査パルスSPに同期して出力する。

【００２１】このように構成された図１の実施例では、
照明光ILが液晶表示パネル10により８階調に制御された
後さらに液晶表示パネル20により16階調に制御されるの
で、容易にわかるように複合化液晶表示パネル装置の各
画素Ｐからは 128階調に制御された表示光DLが取り出さ
れる。なお、この高階調表示の画質を一層高めるには各
画素Ｐに対して大まかな明暗を指定する映像データＤの
上位３ビット分を映像データD1として背面側の液晶表示
パネル10のデータ駆動回路41に, 細かな明暗を指定する
その下位４ビット分を映像データD2として表面側の液晶
表示パネル20のデータ駆動回路40にそれぞれ与えるのが
望ましい。

【００２２】図３に示す異なる実施例では、アクティブ
マトリックス形の液晶表示パネル20は図１の実施例と同
じものとされるが、単純マトリックス形の液晶表示パネ
ル30にはその表示電極膜13と14のパターンを細めて図４
に示すように１個の画素Ｐをこの例では16個の部分画素
ｐに分割したものを用いる。さらに、この実施例ではガ
ラス板11が両液晶表示パネル10と20に共用され、その下
面に液晶表示パネル10の表示電極膜13が, 上面に液晶表
示パネル20の電極膜24がそれぞれ付けられる。液晶表示
パネル10と20がそれらの画素Ｐの位置を一致させて重ね
られるのは前と同じである。なお、この図３の構造では
図１の中間偏光膜17が省略され、従って背面側の偏光膜
17と表面側の偏光膜27は偏光方向が互いに直交される。

【００２３】図４に示す表示回路では、両液晶表示パネ
ル10と20にそれぞれ16階調の表示をさせ、従って複合化
液晶表示パネル装置に８ビット構成の映像データＤに基
づく256階調の表示をさせる。アクティブマトリックス
形の液晶表示パネル20の走査駆動回路30と４ビットの映
像データD2を受けるデータ駆動回路40は図１の実施例と
同じであり、かつデータ回路50から同様に走査パルスSP
やクロックパルスCPをこれらに与えて液晶表示パネル20
に16階調の表示をさせる。しかし、この実施例の単純マ
トリックス形の液晶表示パネル10の方では、その各画素
Ｐの16階調表示を16個の部分画素ｐの表示の明暗の分
布, ないしは４ビットの映像データD1の値で指定される
個数の明表示の部分画素ｐによって行なう。

【００２４】このため、液晶表示パネル10には前実施例
の４倍の本数の表示電極膜14が設けられており、走査駆
動回路31は走査パルスSPの４倍の周波数をもつ走査パル
スSpをデータ回路50から受けてそれらをフレーム周期内
に順次駆動する。同様に表示電極膜13も前実施例の４倍
設けられており、データ駆動回路42は走査パルスSpに同
期してこれらをそれぞれ１ビットの映像データDcに基づ
いて駆動する。データ駆動回路42の前段の映像データ変
換回路60は、データ回路50から受ける４ビットの映像デ
ータD1をクロックパルスCPの４倍の周波数のクロックパ
ルスCpに応じて４個の映像データDcに変換した上で並列
に出力する。かかる映像データDcの表示電極膜14の１本
分を装荷し終えたデータ駆動回路42は、走査パルスSpに
同期して各映像データDcのビット内容に応じた明暗を部
分画素ｐごとに指定する表示電圧を表示電極膜13上に一
斉に乗せる。

【００２５】このようにして背面側の液晶表示パネル10
の画素Ｐに16個の部分画素ｐの明暗の分布による16階調
表示がなされるので、同じく16階調表示の表面側の液晶
表示パネル20と合わせて 256段の高階調表示がこの実施
例の複合化表示パネル装置により可能になり、かつ背面
側の液晶表示パネル10のデータ駆動回路42は１ビット構
成の映像データDcを取り扱えば済むので回路構成が非常
に簡単になり、複合化液晶表示パネル装置のコストを低
減できる。

【００２６】以上説明した実施例に限らず本発明は種々
の態様で実施をすることができる。図１と図３に示した
構造や図２と図４に示した回路構成はあくまで例示であ
り、実際には場合ないし必要に応じて本発明の要旨内で
種々な態様や形態を取ることができる。１対の液晶表示
パネルの組み合わせ要領についても、実施例のような物
理的な重ね合わせに限らず光学的に重ね合わせることも
可能である。例えば、背面側の小さな液晶表示パネルに
よる表示光を光学レンズにより拡大して表面側の大きな
液晶表示パネル上に結像させて階調制御された照明光と
して与えることでもよい。図３と図４の実施例の各画素
Ｐの複数の部分画素ｐに対してＲＧＢの表示色を割り当
てることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上のとおり本発明による複合化液晶表
示パネル装置では、パネル面内に画素がマトリックス配
置され各画素に表示データに応じたそれぞれ所定階調数
の表示が可能な１対の液晶表示パネルを互いに重ね合わ
せて配設し、背面側から照明光を与えてその両液晶表示
パネルの透過光を表示光として両液晶表示パネルの表示
階調数の積に当たる階調数の表示を行なえるようにする
ことにより、次の効果を上げることができる。

【００２８】(a) 背面側の液晶表示パネルにより階調制
御された照明光が表面側の液晶表示パネルに与えられて
それによりさらに階調制御されるので、それらの積に当
たる大きな表示階調数が得られる。従って、各液晶表示
パネルの表示階調数をとくに高める必要がなくなり、表
示回路中のとくにデータ駆動回路用の集積回路装置の構
成を簡単化してコストを低減することができる。 (b) 各液晶表示パネルの通常の表示性能としての 100：
１ないしは２桁程度の明暗の格差を２枚重ね合わせるこ
とにより３〜４桁程度にまで拡大できるので、本発明に
より表示を高階調化するとともに明暗のコントラストを
強めて表示画像を鮮明にし画質を向上できる。 (c) 高階調表示のため液晶表示パネルとくにアクティブ
マトリックス形の性能をあまり高める必要がなくなり、
画素駆動用の薄膜トランジスタの製作を容易にして液晶
表示パネルの製造歩留まりを向上することができる。 (d) 背面側の液晶表示パネルの画素を複数個の部分画素
の集合で構成する態様によれば、データ駆動回路を１ビ
ットの映像データを取り扱うだけの簡単な構成のもので
済ませて集積回路装置のコストを大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合化液晶表示パネル装置の実施例の
断面図である。

【図２】図１の実施例に対応する表示回路の回路図であ
る。

【図３】本発明の複合化液晶表示パネル装置の異なる実
施例の断面図である。

【図４】図３の実施例に対応する表示回路の回路図であ
る。

【図５】単純マトリックス形の液晶表示パネルを示し、
同図(a) は断面図、同図(b) はその表示回路の回路図で
ある。

【図６】アクティブマトリックス形の液晶表示パネルを
示し、同図(a) はその断面図、同図(b) はその表示回路
の回路図である。

【符号の説明】

10 単純マトリックス形の液晶表示パネル 20 アクティブマトリックス形の液晶表示パネル 30 走査駆動回路 31 走査駆動回路 40 データ駆動回路 41 データ駆動回路 42 データ駆動回路 Ｄ 表示すべき映像データ D1 背面側の液晶表示パネルに対する映像データ D2 表面側の液晶表示パネルに対する映像データ DL 表示光 IL 照明光 Ｐ 画素 ｐ 部分画素

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パネル面内に画素がマトリックス配置され
   各画素に表示データに応じたそれぞれ所定階調数の表示
   が可能な１対の液晶表示パネルを互いに重ね合わせて配
   設し、背面側から照明光を与えてその両表示パネルの透
   過光を表示光として各液晶表示パネルの表示階調数の積
   に当たる階調数の表示を行なうようにしたことを特徴と
   する複合化液晶表示パネル装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、アクティ
   ブマトリックス形の液晶表示パネルを表面側，単純マト
   リックス形の液晶表示パネルを背面側にそれぞれ配設す
   るようにしたことを特徴とする複合化液晶表示パネル装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の装置において、
   背面側に配設された液晶表示パネルの画素を複数個の部
   分画素に分割し、これらの部分画素の表示の明暗の分布
   により各画素に階調表示をさせるようにしたことを特徴
   とする複合化液晶表示パネル装置。