JPWO2006038253A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

液晶表示装置の階調表示は、液晶素子に印加する印加電圧によって、液晶の透過率を変えて中間調を表示するが、この中間調を表示するために液晶に印加する印加電圧を生成するための元となる階調基準電圧発生回路を複数備えることにより、表示色毎に表示色に応じたγ特性の階調基準電圧を生成し、生成した階調基準電圧から更に表示色に応じた印加電圧を生成して、その表示色に応じた階調の表示可能にし、優れた画像表示を可能とした。【選択図】【図７】

Description

本発明は、液晶表示装置の駆動方法及び液晶表示装置に関し、特に自発分極を有する強誘電性液晶（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ： ＦＬＣ）や反強誘電性液晶（Ａｎｔｉ−Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ： ＡＦＬＣ）を用いた液晶表示装置に関する。

一般的に普及しているＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶は、印加電圧に対する応答速度が１０〜数１０ｍｓであり、電圧を印加後に液晶素子の透過率が０％から９５％に達するまでの立ち上がり時間は、印加電圧差が小さい程、長くなり１００ｍｓに近い場合がある（特許文献１）。したがって、階調数が異なる中間調表示を行う場合には、応答速度が急激に遅くなるので、ＴＮ液晶を用いた液晶表示装置で動画を６０画像／秒で表示する場合には、液晶分子が動作しきれず画像がぼやけてしまうので、ＴＮ液晶はマルチメディア等の動画表示用途には不適である。

また、液晶材料は波長依存性を持っているので、表示色毎にγ特性の曲線が異なっている。従って、液晶表示装置にモノクロによるグラデーションを表示させると、多少の着色が見えてしまう。さらに、従来の液晶表示装置では、液晶パネルの背面側に、白色冷極管を設け、液晶パネル前面側にＲＧＢ各色のカラーフィルタを各々液晶素子に設け、各液晶素子に印加する電圧によって、液晶素子の透過率を変化させることによって、３原色の混色によるカラー表示を行っている。

この液晶材料自体の波長依存性、カラーフィルタの特性、さらには人の視感度により、ＲＧＢの各色に対してγ補正を行う必要があり、従来の液晶表示装置においては、液晶画素に階調に応じて印加するための印加電圧の数を入力される画像データの階調数の４倍程度にし、表示色毎にγ特性の曲線が同一になるように表示データを補正している。

図１と図２を参照して、上記従来の液晶表示装置の階調表示に関する具体例を説明する。 図１中、階調基準電圧発生回路２００には、図示していないＬＣＤ電源回路から電圧Ｖ０、Ｖ８が印加され、直列に接続された抵抗Ｒ１〜Ｒ８によって印加された電圧を分圧し、この分圧された電圧を液晶素子に印加する階調基準電圧としていた。この階調基準電圧発生回路２００で生成された階調基準電圧Ｖ０、Ｖ１、・・・、Ｖ７、Ｖ８は、ソースドライバ２１０内の階調電圧発生回路２２０で、さらに細かく分圧し、各液晶素子に印加する階調電圧数を６４としている。

この様な従来の液晶表示装置では、階調電圧は、１種類であるために、上記した様に、ＲＧＢの各色によって異なるγ特性に合わせるために、ＬＵＴ２３０で表示データを変換し、変換されたデータをデータラッチ回路２４０でホールドし、その後、ホールドされたデータは、Ｄ／Ａ変換＋アンプ段２５０においてＤ／Ａ変換されアンプされた後、階調電圧回路からの各レベルの基準電圧に基づいてアナログ電圧に変換される。変換されたアナログ電圧は、００１画素（Ｒ）、００１画素（Ｇ）、００１画素（Ｂ）、・・・、８００画素（Ｒ）、８００画素（Ｇ）、８００画素（Ｂ）の各画素に所定のタイミングで送出される。ここで、符号２６０で示した００１画素（Ｒ）、００１画素（Ｇ）、００１画素（Ｂ）の３画素１組で１表示画素を構成し、符号２７０で示した全画素で１ラインの表示画素を構成している。

上記したＬＵＴ２３０の詳細について、図２を参照して説明する。図２は、画像データ中の或る色についての階調データに対応した入力階調を横軸に、この入力階調に対応して液晶素子に印加されるソースドライバ２１０からの出力電圧を縦軸にして、入力階調と出力電圧の関係を示す図である。

この図２で黒丸で示したγ特性は、階調電圧発生回路２２０で生成された階調電圧と、各階調データとの対応関係を示すものである。この黒丸で示したγ特性を上記した液晶材料自体の波長依存性、カラーフィルタの特性、さらには人に視感度により、ＲＧＢの各色に対して補正する必要があり、図２の四角印で示す例えば緑色に好適なγ特性を得るために、ＬＵＴ２３０では、例示するように、画像データの階調データｎをｎ’に、ｍをｍ’等に変換を行う。

この様に、各色に適切なγ特性を得るために、従来の液晶表示装置では、液晶パネルに表示する階調数の４倍程度の階調数に相当する階調電圧をソースドライバ２１０で生成しているのである。さらに、各色のγ特性により正確に合わせるためには、さらに、階調電圧数を増やさねばならなかった。いいかえれば、階調電圧の数が多くとも、表示色毎にγ特性を補正するために画像データを補正すると、表現できる階調数を減少させる事になる。

上記した階調電圧の生成に関して、図１の階調基準電圧発生回路２００に相当する回路において、予め不揮発性メモリに記憶させたデータに基づいて、抵抗による分圧比を定電流源と抵抗とバッファアンプとで構成したγ補正調整回路を用いて、γ特性を補正することが知られているが（特許文献２）、青色と緑色などの様に、大きくγ特性が異なる場合には、必ずしも色再現性が良いものではない。
特開２０００−１３７８０９号公報 特開２００４−０８０６１５号公報

上記したＴＮ液晶は立ち上がり時間が遅く、またＲＧＢの各色フィルタを使用すると透過率が低下すると言う欠点に加え、１種類の階調基準電圧を使用して各色のγ特性に補正して、階調データに対応した液晶への印加電圧を生成しているので色純度が悪いという欠点も有している。

従来のＴＮ液晶の立ち上がり時間が遅いとの欠点に対しては、自発分極を有した液晶材料で印加電圧に対する応答速度が数１０〜数１００μsと高速であるＦＬＣ又はＡＦＬＣを用いた液晶表示装置が実用化されている。これらの高速応答可能な液晶を液晶表示装置に用い、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）等のスイッチング素子により各画素に印加する電圧を制御し、液晶分子の分極を短時間で完了させる事によって、優れた動画表示を可能とし、カラーフィルタを使用せずに、白色バックライトの代りに、ＬＥＤ光源を用いて赤色・緑色・青色と時間分割に発光するバックライトを用いた時分割カラー方式で、各表示色毎の階調基準電圧および階調電圧を生成し、色再現性を格段に良くした液晶表示装置を提供する。

本発明は、液晶素子を有する液晶表示装置において、前記液晶素子からの発光色の複数の階調に対応して前記液晶素子にそれぞれ印加する階調基準電圧を発生する階調基準電圧回路を複数有することを特徴とする液晶表示装置を提供する。

さらに、本発明は前記液晶表示装置において、前記発光色は複数であって、前記階調基準電圧回路は前記複数の発光色の各々に対応した階調基準電圧を発生することを特徴とする液晶表示装置を提供する。

またさらに、本発明は液晶素子を有する液晶表示装置において、前記液晶表示装置に入力されるディジタルデータである表示データを前記液晶素子に印加するアナログ電圧に変換するディジタル・アナログ変換回路を有するソースドライバと、前記ディジタル・アナログ変換回路が、前記表示データを対応するアナログ電圧に変換するために複数の前記アナログ電圧の組み合わせを複数組発生する階調基準電圧発生部を有し、前記ソースドライバは、前記表示データに含まれる表示色に応じて、前記アナログ電圧の複数組のいずれかに基づき、前記ディジタルデータをアナログ電圧に変換することを特徴とする液晶表示装置を提供する。

またさらに、本発明は液晶素子を有する液晶表示装置において、前記液晶表示装置に入力されるディジタルデータである表示データを前記液晶素子に印加するアナログ電圧に変換するディジタル・アナログ変換回路を有するソースドライバと、前記ディジタル・アナログ変換回路が、前記表示データを対応するアナログ電圧に変換するために複数の前記アナログ電圧の組み合わせを複数組発生する階調基準電圧発生部を有し、前記表示データの階調を補正するγ補正回路とを有し、前記表示データ中の表示色データに応じて、前記表示データに対応する表示色の前記液晶素子への表示に同期させ、前記γ補正回路による階調の補正と前記表示色に対応する前記アナログ電圧の組み合わせの組とを選択し、前記表示データを表示することを特徴とする液晶表示装置を提供する。

またさらに、本発明は液晶素子を有する液晶表示装置において、前記液晶表示装置に入力されるディジタルデータである表示データを前記液晶素子に印加するアナログ電圧に変換するディジタル・アナログ変換回路を有するソースドライバと、前記ディジタル・アナログ変換回路が、前記表示データを対応するアナログ電圧に変換するために複数の前記アナログ電圧の組み合わせを複数組発生する階調基準電圧発生部を有し、前記表示データの階調を補正するγ補正回路と、前記液晶素子の背面側に配置される複数の発光色を切り替え発光可能なバックライトとを有し、前記表示データ中の表示色データに応じて、前記表示色に対応する前記アナログ電圧の組み合わせの組を選択し、前記バックライトの発光輝度を制御することを特徴とする液晶表示装置を提供する。

さらに、液晶表示装置のソースドライバをＩＣ化したＬＣＤソースドライバＩＣが表示データをデジタル−アナログ変換する際に必要となる階調表示用の基準電圧を発生させる階調基準電圧発生回路において、ＬＣＤソースドライバＩＣへ供給する階調基準電圧の組み合わせを２種類以上を持ち、表示色に同期して前記階調基準電圧の組み合わせを切替える前記階調基準電圧発生回路と、表示装置に入力された表示データの階調を補正するγ補正回路があり、各表示色に同期して前記階調基準電圧発生回路と前記γ補正回路を連動させ、色毎に、前記階調基準電圧発生回路から出力される電圧の組み合わせ方と、前記γ補正回路での補正の仕方を変更できる事を特徴とする液晶表示装置を提供する。

さらに、液晶表示装置のソースドライバをＩＣ化したＬＣＤソースドライバＩＣが表示データをデジタル−アナログ変換する際に必要となる階調表示用の基準電圧を発生させる階調基準電圧発生回路において、ＬＣＤソースドライバＩＣへ供給する階調基準電圧の組み合わせを２種類以上を持ち、表示色に同期して前記階調基準電圧の組み合わせを切替える前記階調基準電圧発生回路と、前記液晶表示装置に入力される表示データの階調を補正するγ補正回路と、液晶素子の背面側に配置されるバックライトの発光輝度を表示色ごとに調整するバックライトコントロール回路とを有し、各表示色に同期して前記階調基準電圧発生回路と前記γ補正回路と前記バックライトコントロール回路を連動させ、色毎に、前記階調基準電圧発生回路から出力される電圧の組み合わせ方と、前記γ補正回路での補正の仕方と、前記バックライトコントロール回路によるバックライトの発光輝度の度合いを変更する事が可能となる事を特徴とする液晶表示装置を提供する。

は、液晶のソースドライバと階調基準電圧発生回路の従来例を示す図である。 は、γ補正の一例を示す図である。 は、本発明の液晶表示装置の概略ブロック構成を示す図である。 は、本発明に使用する液晶パネルの断面を模式的に示す図である。 は、本発明に使用する液晶パネル、バックライトおよび偏向板の構成例を示す模式的斜視図である。 は、本発明の液晶表示装置の液晶パネルの背面側ガラス基板側の構造の模式的平面図を示す図である。 は、本発明のソースドライバと階調基準電圧発生回路の概略を示す図である。 は、本発明による表示特性の１例を示す図である。 は、本発明による表示特性の１例を示す図である。 は、本発明による表示特性の１例を示す図である。 は、本発明の第２の実施形態の回路構成の１例を示す図である。 において、図１２Ａは本発明の第２の実施形態による表示特性を説明する図であり、 図１２Ｂは、本発明の第２の実施形態による表示特性を説明する図であり、 図１２Ｃは、本発明の第２の実施形態による表示特性を説明する図であり、 図１２Ｄは、本発明の第２の実施形態による表示特性を説明する図である。 は、本発明の第３の実施形態の回路構成を示す図である。 において、図１４Ａは、本発明の第３の実施形態による表示特性を説明する図であり、 図１４Ｂは、本発明の第３の実施形態による表示特性を説明する図であり、 図１４Ｃは、本発明の第３の実施形態による表示特性を説明する図であり、 図１４Ｄは、本発明の第３の実施形態による表示特性を説明する図である。 は、本発明の階調基準電圧生成回路にディジタルポテンションメータを用いた構成例を示す図である。 は、ディジタルポテンションメータの構成例を示す図である。 は、本発明の液晶表示装置を登載した携帯端末の１例を示す図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

図３は、本発明による液晶表示装置の概略ブロック構成を示す図であり、図４は、本発明に使用する液晶パネルの断面を模式的に示したものであり、図５は、液晶パネル、バックライトおよび偏向板の構成例を模式的に示す図であり、図６は、本発明の液晶表示装置の液晶パネルの背面側ガラス基板側の構造を模式的に表した平面図である。

なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

[第１の実施の形態]
図３は、本発明の液晶表示装置の概略ブロック構成を示す図である。図３中の液晶パネル１は、詳細構造を図６に示すように、画素電極５及びＴＦＴ２１が背面側ガラス基板６上にマトリックス状に横方向１０２４、縦方向に７６８、合計１０２４×７６８個が配置されており、各画素電極５はＴＦＴ２１のドレイン端子と夫々接続されている。ＴＦＴ２１のゲート端子は、ゲートドライバ８０からの走査線Ｌｉ（ｉ＝１、２、３、・・・、７６８）に接続され、ＴＦＴ２１のソース端子はソースドライバ７０からのデータ線Ｄｊ（ｊ＝１、２、３、・・・、１０２４）に接続されている。

ゲートドライバ８０からライン順次に供給される走査信号を走査線Ｌｉに入力する事によって、走査線Ｌｉにゲートが接続されているＴＦＴ２１がオン/オフ制御され、オン期間にはソースドライバ７０から各データ線Ｄｊに入力するデータ電圧が画素電極５に印加され、オフ期間にはそれまでのデータ電圧を図示していない容量素子等によって保持されている。そしてＴＦＴ２１を介して印加されたデータ電圧により、液晶の電気光学特性である印加電圧と液晶素子の透過率の関係を示すＶ−Ｔ特性によって決定される液晶の光透過率を制御し画像を表示する。

本実施の形態における液晶表示装置は、上述したようなソースドライバ７０、ゲートドライバ８０に加えて、図３に示すように、ＬＣＤ制御回路３０、フレームメモリ４０、ＬＣＤ電源回路５０、並びにバックライト電源回路６０の周辺回路を備えている。

ＬＣＤ制御回路３０には、パーソナルコンピュータ等の上位装置から画像データＤＡＴＡ、同期信号Ｓｙｎｃが入力され、このＬＣＤ制御回路３０は、フレームメモリ４０に表示データＤＡＴＡを書込み、読み取りするための入出力タイミングを制御するＲＡＭ制御信号ＲＡＭ−ＣＳと、ソースドライバ７０の動作を制御する為に必要な制御信号ＳＤ−ＣＳ、ゲートドライバ８０の動作を制御する為に必要な制御信号ＧＤ−ＣＳ、ＬＣＤ電源回路５０を制御する為に必要な制御信号ＬＰ−ＣＳ、バックライト電源回路６０を制御する為に必要な制御信号ＢＰ−ＣＳを生成し、生成された上記各制御信号をフレームメモリ４０へ、ソースドライバ７０へ、ゲートドライバ８０へ、ＬＣＤ電源回路５０へ、バックライト電源回路６０へ夫々出力する。

ＬＣＤ制御回路３０は、入力される同期信号Ｓｙｎｃに同期して、入力される表示データＤＡＴＡを書き込み、フレームメモリ４０にデータを蓄積し、液晶パネル１に表示すべき表示データＤＡＴＡをフレームメモリ４０より取り込みとを行い、ソースドライバ７０へ画像データＰＤとして出力する。

ＬＣＤ制御回路３０に入力される同期信号Ｓｙｎｃと表示データＤＡＴＡは、パソコンのＣＲＴ出力信号のＡ／Ｄ変換後の信号、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）レシーバＩＣにて復元された信号もしくはＤＶＩ信号、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）レシーバＩＣにて復元された信号もしくはＬＶＤＳ信号、専用ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）カードにて作成された信号、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｔａｎｔ：携帯端末）や携帯電話等に搭載されたＣＰＵやＬＣＤコントロールＩＣから出力されるＬＣＤ信号、もしくはＰＤＡやＰＣなどの装置上のビデオＲＡＭをＬＣＤ制御回路が直接制御して入手した信号、等であっても良い。

フレームメモリ４０は、ＬＣＤ制御回路３０により生成された制御信号ＲＡＭ−ＣＳに同期してＬＣＤ制御回路３０に取り込まれた表示データＤＡＴＡを蓄積し、蓄積した表示データＤＡＴＡをＬＣＤ制御回路３０へＲＡＭ−ＤＡＴＡとして入出力する。

ＬＣＤ電源回路５０は、ＬＣＤ制御回路３０により生成された制御信号ＬＰ−ＣＳに同期して、ソースドライバ７０用駆動電圧、ゲートドライバ８０用駆動電圧、液晶パネル１の対向電極２（図４参照）に印加する電圧Ｖｃｏｍを生成し、夫々ソースドライバ７０用駆動電圧、ゲートドライバ８０用駆動電圧、液晶パネル１の対向電極２に出力をする。

バックライト電源回路６０は、ＬＣＤ制御回路３０により生成された制御信号ＢＰ−ＣＳに同期して、バックライトを点灯する電圧を生成と同時にバックライトのオン/オフ制御を実施する。

ソースドライバ７０は、ＬＣＤ制御回路３０により生成された制御信号ＳＤ−ＣＳに同期して、ＬＣＤ制御回路３０により出力された画像データＰＤを取り込み、また画像データＰＤに応じた電圧を液晶パネル１のデータ線Ｄｊに印加する。

ゲートドライバ８０は、ＬＣＤ制御回路３０により生成された制御信号ＧＤ−ＣＳに同期して、走査線Ｌｉをライン順次にオン/オフ制御電圧を印加する。

図７中に、ソースドライバ用駆動電圧の内、複数の階調基準電圧発生回路５２、５４を有したＬＣＤ電源回路５０の１実施例を示す。階調基準電圧発生回路５２、５４が２種類以上あり、これらの階調基準電圧発生回路５２、５４よって生成した階調基準電圧「Ｖ０、Ｖ１、・・・、Ｖ８」は、階調基準電圧発生回路毎に異なるものであり、生成された階調基準電圧「Ｖ０、Ｖ１、・・・、Ｖ８」は、表示色毎にＬＣＤ制御回路３０からの選択信号ＳＥＬ−ＣＳによって制御されるスイッチ５６によって切替えられる。なお、図７では、階調基準電圧発生回路が２種類の場合を示したが、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応させて、３種類の階調基準電圧「Ｖ０、Ｖ１、・・・、Ｖ８」を生成する様に構成してもよく、また、階調基準電圧を「Ｖ０、Ｖ１、・・・、Ｖ８、Ｖ９、・・・、Ｖ１５、Ｖ１６」の様により細かく分圧して生成しても良い。

つぎに、ソースドライバ７０内部の階調電圧発生回路７２は、外部より入力した階調基準電圧発生回路５２、５４によって生成された階調基準電圧「Ｖ０、Ｖ１、・・・、Ｖ８」を元にして、全階調データに対する階調電圧を作成する。前記階調電圧発生回路７２にて作成した電圧は、Ｄ／Ａ変換＋アンプ段回路より、階調電圧として各画素へ出力する。

なお、階調基準電圧発生回路が２種類の場合には、例えば、赤色と緑色とを同一の階調基準電圧発生回路で階調電圧を生成し、他の階調基準電圧発生回路で青色の階調電圧を生成させ、赤色と緑色については、表示データを補正する様に構成しても良い。この様に２種類の階調基準電圧発生回路であっても、補正量が少なくてすみ、従来技術よりは、色の再現性を向上させることが可能となる。

図４を参照して、本発明に使用する液晶パネル１について説明する。液晶パネル１は、背面側ガラス基板６上にマトリックス状に上に配置されたＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）製の光透過率に優れた画素電極５、この各画素電極５の夫々に接続されたＴＦＴ（図示せず）とを設け、これらは配向膜７に覆われている。

前面側ガラス基板４には、透明電極であるＩＴＯ製の対向電極２、およ配向膜８が設けられている。画素電極５及び対向電極２上には夫々配向膜7及び配向膜8を備え、前面側ガラス基板４及び背面側ガラス基板６はこれらの配向膜７及び配向膜８が対向するように配置され、配向膜７と配向膜８との間には、面内均一のギャップ（例えば１.６μm）を保持するために球状のスペーサ１０が散布されており、この面内均一の空隙内に、ＦＬＣを充填して液晶層９が形成されている。本実施の形態では、背面側ガラス基板６上にマトリックス状に配置される画素電極５は、０．２４ｍｍ×０．２４ｍｍであって、画素数は横方向に１０２４、縦方向に７６８、対角１２．１インチの液晶パネルを例とした。

図５に示す様に、上記の液晶パネル１は２枚の偏光板１１と１２で挟まれ、更に背面側ガラス基板６側にバックライト６２が配置されている。このバックライト６２の一端には、赤、緑、青の単色面発光スイッチング可能なＬＥＤアレイを有する光源６４が設けられており、バックライト６２にはこの光源６４からの各発光光を導光し、背面側ガラス基板６に向けて各発光光を拡散させるための光拡散板が設けられている。

図６は、本発明の実施の形態１による液晶表示装置の液晶パネルの模式的平面図であり、画素電極５及びＴＦＴ２１は背面側ガラス基板６上にマトリックス状に配置されており（横方向に１０２４、縦方向に７６８の計１０２４×７６８個）、各画素電極５はＴＦＴ２１のドレイン端子と夫々接続されている。ＴＦＴ２１のゲート端子はゲートドライバ８０からの走査線Ｌｉ（ｉ＝１、２、３、・・・、７６８）に接続され、ＴＦＴ２１のソース端子はソースドライバ７０からのデータ線Ｄｊ（ｊ＝１、２、３、・・・、１０２４）に接続されている。走査線Ｌｉはゲートドライバ８０の出力段に順次接続され、データ線Ｄｊはソースドライバ７０の出力段に順次接続されている。

ＴＦＴ２１は、ゲートドライバ８０からライン順次に供給される走査信号を走査線Ｌｉに入力する事によってオン／オフ制御され、オン期間にはソースドライバ７０から各データ線Ｄｊに入力するデータ電圧を画素電極５に印加し、オフ期間にはそれまでのデータ電圧を保持する。そしてＴＦＴ２１を介して印加されたデータ電圧により、液晶の電気光学特性であるＶ−Ｔ特性（印加電圧−透過率特性）によって決定される液晶の光透過率を制御し画像を表示する。

上記に説明した本発明の第１の実施の形態によれば、図８に赤色表示の、図９には緑色表示の、図１０には青色表示の場合の横軸を画像データの入力階調をとり、縦軸に液晶素子に印加するソースドライバ７０の出力電圧を示した特性が得られる。このように、表示色毎に好ましいγ特性で画像を表示することが可能となり、ソースドライバ７０が表現できる階調数を減少させることなく、γ特性を調整できる。なお、図中の黒点は階調基準電圧「Ｖ０、Ｖ１、・・・、Ｖ８」を示す。

このように、本発明では、表示色毎にγ特性を合わせることができるので、表示特性が良好になり、本発明の液晶表示装置は、ディスクトップ型液晶ディスプレイとして、ノートＰＣに搭載する液晶ディスプレイ、ＰＤＡや携帯電話に搭載された液晶ディスプレイ、ゲーム機に搭載された液晶ディスプレイ、家庭用または携帯型テレビ用液晶ディスプレイの他、ビューファインダやモニタ直視するビデオカメラやデジタルカメラ、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ Ｏｆ Ｓａｌｅｓ）端末などの表示装置への適用が可能である。

なお、上記説明では、ソースドライバを複数の機能ブロックで図示し、説明したが、ＩＣ化することが、信頼性、小型化等の上で有利である。

また、階調基準電圧を例えば図７でＶ０、Ｖ１、・・・、Ｖ８としたが、さらに多数に分圧しても良く、さらに、この階調基準電圧を分圧して、Ｖ０を含め、６４階調としたさらに細かく分圧しても良い。

本第１の実施の形態によれば、液晶表示装置は、ソースドライバへ供給する階調基準電圧の組合せを２種類以上持ち、表示色に同期して前記階調表示用基準電圧の組み合わせを色毎に切替える事により、γ特性の曲線を表示色毎に変更できる。

[第２の実施の形態]
つぎに、図１１および図１２Ａ〜１２Ｄを参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。本第２の実施形態を示す図１１で、第１の実施形態と同じ機能部は同一の符号で示す。

第２の実施形態では、図３で示した第１の実施の形態の略同様の構成であるが、ＬＣＤ制御部３０の内部構成が異なる。図１１において、表示データＤＡＴＡは、ＬＣＤ制御回路３０内部に設置された表示データ解析部３４を経由してフレームメモリ４０に格納される。表示データ解析部３４では、図１２Ａに示すように１フレーム中の表示データにおいて、表示データの各色の階調の頻度を解析する。この結果をＬＣＤ制御回路３０内部のコントロール部３２に送り、フレームメモリ４０に格納された表示データを読み出す際に、頻度の少ない階調を間引き、頻度の多い階調を表示できるように、γ補正部３６と階調基準電圧発生回路５２を図１２Ｂおよび図１２Ｃに示すように調整を行い、図１２Ｄに示すように頻度の多い階調を中心に表示を実施する。

すなわち、画像データＤＡＴＡの各表示色について１フレーム中の０〜２５５階調間の各階調を有する画素数が表示データ解析部３４で解析され、各表示色について図１２Ａに示す様に階調数と頻度の関係が解析され、頻度の多い分布を中心とし、この分布付近を０〜６３階調とするγ補正がγ補正部３６によって行われ、一方、表示データ解析部３４で解析された頻度の多い分布付近を０〜６３階調とする階調電圧を生成するために、コントロール部３２から階調基準電圧発生回路５２へ制御信号ＬＰ−ＣＳが送られ図１２Ｃに示すγ特性を示す階調数−出力電圧の特性を有する階調電圧が、階調電圧発生回路７２で生成され、この階調電圧によって、図１２Ｄに示す表示階調度数の多い階調付近を中心とした画像が、液晶表示装置で表示される。ここで、図１１では階調基準発生回路５２を１種類としたが、第１の実施の形態と同様に複数種類を備えてもよい。

以上の動作を表示色毎に実施することで、ソースドライバ７０が表現できる階調数以上の階調表現が液晶素子で実現でき、色滑らかな表現のカラー表示装置となる。

この表示特性が良好となった表示装置は、ディスクトップ型液晶ディスプレイとして、ノートＰＣに搭載する液晶ディスプレイ、ＰＤＡや携帯電話に搭載された液晶ディスプレイ、ゲーム機に搭載された液晶ディスプレイ、家庭用または携帯型テレビ用液晶ディスプレイの他、ビューファインダやモニタ直視するビデオカメラやデジタルカメラ、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末などの表示装置への適用が可能である。

本第２の実施の形態によれば、ＬＣＤソースドライバへ供給する階調基準電圧の組合せ方と、液晶表示装置に入力される表示データの階調を補正するγ補正回路とを連動させる事で、表示データ中に頻度の少ない階調を間引き、頻度の多い階調を表現させることにより、表現できる階調数が少ないＬＣＤソースドライバを使用しても、多階調表現ができることを特徴とする。

[第３の実施の形態]
つぎに、図１３および図１４Ａ〜１４Ｄを参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。本第３の実施形態を示す図１３で、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同じ機能部は同一の符号で示す。

表示データＤＡＴＡは、表示データ解析回路３４を経由してフレームメモリ４０に格納されており、表示データ解析回路３４では、図１４Ａに示すように各表示色毎の１フレーム中の表示データにおいて、表示データの各階調の頻度と表示データ中の最大階調となる階調数が解析される。この結果をＬＣＤ制御回路３２に送り、フレームメモリ４０に格納された各色毎の表示データを読み出し、γ補正部３６で表示データの最大階調数をソースドライバ７０で表現できる最大階調数に変換して、頻度の多い階調を表示できるように、頻度の少ない階調を間引き図１４Ｂに示される様に各色毎について１フレーム中のその色の画像データに含まれる階調付近が表示可能なように、階調基準発生回路５２から出力される階調基準電圧を図１４Ｃに示すようにコントロール部３２からの制御信号ＬＰ−ＣＳを介して行う。さらに、コントロール部３２から制御信号ＢＰ−ＣＳを介してバックライト電源回路６０内の輝度コントロール部６４を制御し、バックライト６２のＬＥＤ６４（図５参照）への電流を制御してバックライト６２の輝度を表示データの最大階調数に比例した輝度に調節することで、図１４Ｄに示すように頻度の多い階調を中心に表示を実施する。ここで、図１３では階調基準発生回路５２を１種類としたが、第１の実施の形態と同様に複数種類を備えてもよい。

以上の動作を表示色毎に実施することで、色滑らかな表現のカラー表示装置となる。

この表示特性が良好となった表示装置は、ディスクトップ型液晶ディスプレイとして、ノートＰＣに搭載する液晶ディスプレイ、ＰＤＡや携帯電話に搭載された液晶ディスプレイ、ゲーム機に搭載された液晶ディスプレイ、家庭用または携帯型テレビ用液晶ディスプレイの他、ビューファインダやモニタ直視するビデオカメラやデジタルカメラ、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末などの表示装置への適用が可能である。

本第３の実施形態によれば、ＬＣＤソースドライバへ供給する階調基準電圧の組合せ方と、液晶表示装置に入力される表示データの階調を補正するγ補正回路と、バックライトの各色毎に発光輝度を調整できるバックライトコントロール回路とで、表現できる階調数が少ないＬＣＤソースドライバを使用しても、多階調表現ができることを特徴とする。

[第４の実施の形態]
実施の形態１から実施の形態３における階調基準電圧発生回路５２において、固定抵抗器による分圧によって、階調基準電圧「Ｖ０、Ｖ１、・・・、Ｖ８」を発生させたが、デジタルポテンションメータのように電子的に抵抗値を可変できる素子を使用することで、階調基準電圧発生回路５２を簡素化にすることができる。同様に、ソースドライバ７０内部の階調電圧発生回路７２に階調基準電圧発生回路５２を構成することにより回路の簡素化が実現できる。

図１５には、ＬＣＤ電源回路中の階調基準電圧発生回路５２に複数のディジタルポテンションメータ９２を使用し、階調基準電圧であるＶ０、Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖ８を発生させる構成を示したもので、図示していないＬＣＤ制御回路（図３参照）からのデジタルポテンションメータ・コントロール信号ＤＰＭ−ＣＳをデジタルポテンションメータ制御部９０が受ける。このデジタルポテンションメータ・コントロール信号ＤＰＭ−ＣＳに従って、デジタルポテンションメータ制御部９０は、表示色に応じて、図１６に示すデジタルポテンションメータ内の複数のスイッチ９４の所定のスイッチ９４を接続する。図１６で例えば、複数のスイッチ９４の例えばスイッチ９４’が接続されるとＶＬ−ＶＷ間の抵抗値は（ｒ１＋ｒ２＋ｒ３）に設定され、分圧されることになる。

このようなデジタルホテンションメータ制御部９０からの選択信号によって、所定の抵抗値を選択できるディジタルポテンションメータを使用することによって、発光色に応じた階調基準電圧を容易に設定でき、装置の小型化が可能になる。

さらに、この階調基準発生回路を階調電圧発生回路７２に組み込むことによって、装置の小型化が一層可能になる。なお、この第４の実施の形態においても、基準階調電圧回路５２を複数種類備えてもよい。

[第５の実施の形態]
図１７を参照して本発明の液晶表示装置を携帯端末に使用した第５の実施の形態を説明する。図１７で携帯端末１００は、樹脂製の筐体１０２内に本発明による液晶表示装置１０４を有し、この液晶表示装置１０４の下部には、複数のキー１０６が配置されており、このキー１０６によって、所望の文字入力や、液晶表示装置１０４に表示されたアイコン等を選択可能に構成されている。本発明による液晶表示装置１０４は、従来の液晶表示装置に比し、１画素が１表示画素であり、小型の表示面積であっても高精度の表示と且つ、高品質の画像データのカラー表示が可能となる。

上記第１〜第５の実施の形態で、液晶材料を強誘電性液晶、反強誘電性液晶とし、バックライトの色をＲＧＢに切り替える時分割カラー方式を用いて説明したが、本発明は液晶素子前面にカラーフィルタを配置し、液晶素子背面から白色光を照射するカラー方式にも適宜、使用可能である。

以上、詳述した如く、本発明によれば、階調基準電圧発生回路で作成される階調基準電圧を表示色毎に調節することができ、表示データをγ補正することなく、各表示色毎にγカーブを調節することができ、階調表示特性に優れた液晶表示装置が実現できる。

符号の説明

１ 液晶パネル
２ 対向電極
４ 前面側ガラス基板
５ 画素電極
６ 背面側ガラス基板
９ 液晶層
２１ ＴＦＴ
３０ ＬＣＤ制御回路
３２ コントロール部
３４ 表示データ解析部
３６ γ補正部
４０ フレームメモリ
５０ ＬＣＤ電源回路
５２ 階調基準電圧発生回路
５４ 階調基準電圧発生回路
６０ バックライト電源回路
６２ バックライト
６４ 輝度コントロール部
７０ ソースドライバ
７２ 階調電圧発生回路
７４ データラッチ回路
７６ Ｄ／Ａ変換＋アンプ段
８０ ゲートドライバ
９０ ディジタルポテンションメータ制御部
９２ ディジタルポテンションメータ
１００ 携帯端末
１０４ 液晶表示装置

Claims (11)

1. 液晶素子を有する液晶表示装置において、
   前記液晶素子からの発光色の複数の階調に対応して前記液晶素子にそれぞれ印加する階調基準電圧を発生する階調基準電圧回路を複数有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１の液晶表示装置において、
   前記発光色は複数であって、前記階調基準電圧回路は前記複数の発光色の各々に対応した階調基準電圧を発生することを特徴とする液晶表示装置。
3. 液晶素子を有する液晶表示装置において、
   前記液晶表示装置に入力されるディジタルデータである表示データを前記液晶素子に印加するアナログ電圧に変換するディジタル・アナログ変換回路を有するデータドライバと、
   前記ディジタル・アナログ変換回路が、前記表示データを対応するアナログ電圧に変換するために複数の前記アナログ電圧の組み合わせを複数組発生する階調基準電圧発生部を有し、
   前記データドライバは、前記表示データに含まれる表示色に応じて、前記アナログ電圧の複数組のいずれかに基づき、前記ディジタルデータをアナログ電圧に変換することを特徴とする液晶表示装置。
4. 液晶素子を有する液晶表示装置において、
   前記液晶表示装置に入力されるディジタルデータである表示データを前記液晶素子に印加するアナログ電圧に変換するディジタル・アナログ変換回路を有するデータドライバと、
   前記ディジタル・アナログ変換回路が、前記表示データを対応するアナログ電圧に変換するために複数の前記アナログ電圧の組み合わせを複数組発生する階調基準電圧発生部と、
   前記表示データの階調を補正するγ補正回路とを有し、
   前記表示データ中の表示色データに応じて、前記表示データに対応する表示色の前記液晶素子への表示に同期させ、前記γ補正回路による階調の補正と前記表示色に対応する前記アナログ電圧の組み合わせの組とを選択し、前記表示データを表示することを特徴とする液晶表示装置。
5. 液晶素子を有する液晶表示装置において、
   前記液晶表示装置に入力されるディジタルデータである表示データを前記液晶素子に印加するアナログ電圧に変換するディジタル・アナログ変換回路を有するデータドライバと、
   前記ディジタル・アナログ変換回路が、前記表示データを対応するアナログ電圧に変換するために複数の前記アナログ電圧の組み合わせを複数組発生する階調基準電圧発生部と、
   前記表示データの階調を補正するγ補正回路と、
   前記液晶素子の背面側に配置される複数の発光色を切り替え発光可能なバックライトとを有し、
   前記表示データ中の表示色データに応じて、前記表示色に対応する前記アナログ電圧の組み合わせの組を選択し、前記バックライトの発光輝度を制御することを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１乃至請求項５において、前記液晶素子は、自発性分極を有する液晶材料を有することを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項６において、前記液晶材料は、強誘電性液晶または反強誘電性液晶であることを特徴とする液晶表示装置。
8. 液晶表示装置のソースドライバをＩＣ化したＬＣＤソースドライバＩＣが表示データをデジタル−アナログ変換する際に必要となる階調表示用の基準電圧を発生させる階調基準電圧発生回路において、ＬＣＤソースドライバＩＣへ供給する階調基準電圧の組み合わせを２種類以上生成し、表示色に同期して前記階調基準電圧の組み合わせを色毎に切替える前記階調基準電圧発生回路が備えられていることを特徴とする液晶表示装置。
9. 液晶表示装置のソースドライバをＩＣ化したＬＣＤソースドライバＩＣが表示データをデジタル−アナログ変換する際に必要となる階調表示用の基準電圧を発生させる階調基準電圧発生回路において、ＬＣＤソースドライバＩＣへ供給する階調基準電圧の組み合わせを２種類以上を生成し、表示色に同期して前記階調基準電圧の組み合わせを切替える前記階調基準電圧発生回路と、表示装置に入力された表示データの階調を補正するγ補正回路とを有し、各表示色に同期して前記階調基準電圧発生回路と前記γ補正回路を連動させ、表示色毎に、前記階調基準電圧発生回路から出力される電圧の組み合わせ方と、前記γ補正回路での補正の仕方を変更することを特徴とする液晶表示装置。
10. 液晶表示装置のソースドライバをＩＣ化したＬＣＤソースドライバＩＣが表示データをデジタル−アナログ変換する際に必要となる階調表示用の基準電圧を発生させる階調基準電圧発生回路において、ＬＣＤソースドライバＩＣへ供給する階調基準電圧の組み合わせを２種類以上を持ち、表示色に同期して前記階調表示用基準電圧の組み合わせを切替える前記階調基準電圧発生回路と、前記液晶表示装置に入力される表示データの階調を補正するγ補正回路と、液晶素子の背面側に配置されるバックライトの発光輝度を表示色ごとに調整するバックライトコントロール回路とを有し、各表示色に同期して前記階調基準電圧発生回路と前記γ補正回路と前記バックライトコントロール回路を連動させ、表示色毎に、前記階調基準電圧発生回路から出力される電圧の組み合わせ方と、前記γ補正回路での補正の仕方と、前記バックライトコントロール回路によるバックライトの発光輝度の度合いを変更すること特徴とする液晶表示装置。
11. 請求項１乃至請求項１０に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする携帯端末装置。

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