JPH05273523A

JPH05273523A - 階調表示方法及び液晶表示装置

Info

Publication number: JPH05273523A
Application number: JP7201592A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hoshino; 昭裕星野
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】ＴＦＴ型液晶ディスプレイ等に用いるバックラ
イトに階調表示のための機能を持たせることで、必要と
するＴＦＴ液晶パネルの表示均一性を落とすことがで
き、同じ階調数なら、従来不良品にしていたものが、良
品となる。また、従来良品のものは、より多階調表示が
可能となり、製品の付加価値が上がる。【構成】液晶表示装置のバックライトをフレーム周波数
で点灯や、明るさ変調する。【効果】従来の階調表示と組み合わせることで、階調表
示の補助をバックライトで行い、液晶パネルの収率向上
と付加価値化を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶テレビやＯＡ用液晶
ディスプレイ等の液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置の階調表示方法は、
フレーム間引き、電圧波高値制御、パルス幅変調等、液
晶表示装置の液晶シャッターの開閉時間を変化させるこ
とで、階調表示を得ていた。

【０００３】次に、それぞれの階調表示方法について説
明する。フレーム間引き法は、液晶表示装置の中でも、
マルチプレクス駆動のＳＴＮ（スーパーツイストネマチ
ック）液晶を用いたディスプレイの階調表示に用いられ
ていた。この方法は、たとえば、８階調表示させるに
は、単純には、８フレームで１静止画を表示する。いち
ばん明るい画像は、８回書き込む、次に明るい画像は、
７回書き込む・・・・・・２回書き込む、１回書き込む
等で行う。この方法を用いる場合にはフリッカーを発生
させないようにするために、フレーム周波数を上げる必
要がある。

【０００４】電圧波高値制御法は、ＴＦＴ等アクティブ
マトリクス素子を持った液晶ディスプレイに用いられて
いるもので、液晶に印加する電圧を階調に合わせ、強弱
することで、液晶シャッターの透過率を変えるものであ
る。

【０００５】パルス幅制御は、主にアクティブマトリク
ス素子に２端子のダイオード等を用いた液晶ディスプレ
イに用いられる階調表示方法である。パルス幅制御と
は、印加する電圧のパルス幅、即ち液晶の充電時間を変
化させて液晶の充電電荷を変え階調表示をおこなわせる
ものである。

【０００６】図４に一般的な液晶表示装置の断面図を示
す。図４に示すように、マルチプレクス駆動のＳＴＮ液
晶パネル、または、ＴＦＴ駆動のＴＮ液晶パネル１とバ
ックライト２（直下型）がある。バックライトは、主に
蛍光ランプ（冷陰極管、熱陰極管）またはエレクトロル
ミネッセンス素子等の光源５、反射板４と拡散板３から
なる。また、表示面に対する光源５の配置を図５のよう
にしたエッジライト型がある。

【０００７】このような、液晶表示装置に用いられるバ
ックライトは、フリッカー防止や、高効率点灯の要請か
ら、商用の５０ないし６０Ｈｚでなく、高周波たとえば
２０ｋＨｚ程度で駆動点灯する蛍光灯が用いられてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】フレーム間引き法の場
合、人間の目は疲労状態や個人差等についても依存する
が、一般に２０Ｈｚ以下であるとフリッカーとして感じ
ることが知られている。そこで、フリッカーの感じない
３０Ｈｚとすると、上記８階調の場合には、３０フレー
ム×８階調＝２４０Ｈｚ程度にする必要があった。この
ようにする為には、駆動ドライバーを高速化する必要が
あるが難しいので、現実には多少フリッカーを感じる高
速駆動ドライバーを必要としない周波数で、階調表示が
行われていた。

【０００９】電圧波高値制御法の場合、液晶シャッター
の透過率が中間の電圧を印加すると、すなわち液晶は半
立ちの状態になり、視野角依存性（見る方向で明るさが
変化する）を示し易くなる。また、表示可能な階調数
は、ＴＦＴ素子の電気特性のバラツキに依存し、大型で
バラツキの少ない液晶ディスプレイを作るのは難しく、
現状で表示できる階調数は１６階調程度に限られてい
る。

【００１０】パルス幅制御法の場合、画素数が多くなる
と、また表示階調数が多くなるにつれ印加するパルス幅
を短くする必要があり、駆動ドライバーＩＣを開発する
のが難しくなる。また、短いパルス幅の電圧を歪無く電
送することは、電送線路が有限の抵抗や容量を持ってい
ることから難しく、パルス電圧の歪が原因の液晶の充電
不足やクロストーク発生が生じる。また、パルス幅と階
調の濃度がリニアでない為、階調数より多くのパルス幅
の分割が必要になることが、多階調化をさらに難しくし
ている。

【００１１】このように、これまでの階調表示方法に
は、未だ解決が不十分な多くの問題がある。現状のＳＴ
Ｎ液晶では、表示できる階調数は８階調程度である。ま
た、ＴＦＴ型液晶でも１６階調程度である。また、多階
調を出すための階調表示方法以外の問題点としては、画
面全体に亘って、表示の均一な液晶パネルを作製するこ
とが難しいことである。

【００１２】特に、多階調表示の可能が高いＴＦＴ型の
場合には、スイッチング素子として用いられているＴＦ
Ｔ素子を表示画面全体に亘って均一につくることが難し
く、１６階調以上の多階調表示の可能性はあるのに、そ
れが実現出来ない状態である。

【００１３】上述したように、従来のＴＦＴ型液晶表示
装置では、液晶パネルの表示画面全体に亘って均一なＴ
ＦＴ素子をつくるのが難しく、現状では１６階調表示止
まりであり、より多階調表示が可能な液晶表示装置の開
発が望まれている。

【００１４】本発明の目的は、従来の階調表示方法と組
み合わせ多階調表示が可能な液晶表示装置を作製するこ
とである。バックライトの明るさをフレーム周波数３０
から６０Ｈｚに合わせて、加減することにより、多少Ｔ
ＦＴ素子の電気特性に画面内ばらつきがあっても従来の
階調表示方法と組み合わせ多階調表示を行うことのでき
る液晶表示装置を作製することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
てなされたものであって、図１に示すような液晶表示装
置のバックライトの光源をフレーム周波数に合わせ明る
さを加減し、従来の階調表示方法と組み合わせて階調表
示を行うことを特徴としている。具体的には、透明絶縁
性基板上に画素電極をマトリクスアレイ状に配置し、前
記画素電極を画面の表示時間を時分割により各画素電極
の駆動を行なう液晶表示装置に於いて、時分割された画
素電極の駆動に対応してバックライトの明るさを強弱さ
せることにより、液晶表示装置に階調表示を行わせるこ
とを特徴とする液晶表示装置の階調表示方法をとるもの
である。特に、２フレーム、またはフィールドで、静止
一画面を表示する場合、１フレーム（フィールド）目と
２フレーム（フィールド）目でバックライトの明るさを
変えることや、画素電極の駆動による階調表示方法を兼
用することが有用である。また、液晶表示装置として
は、液晶表示装置駆動信号をバックライト輝度調整信号
と走査信号に分割するコントローラーと、前記バックラ
イト輝度調整信号に基きバックライト輝度を調整する液
晶表示装置のバックライトの輝度調整手段を備えている
液晶表示装置とすることが有用である。そのうち、基板
は、透明絶縁性であることが必要である。また、画素電
極はマトリクスアレイ状に配置するもの以外でもよい
が、画素単位の大きさが揃っていないと、輝度を調整が
容易でない。画素電極は、どちらが列でどちらが行かは
定義により変わるが、列方向に走査配線を配置し、前記
透明絶縁性基板と画素電極の行方向にストライプ上に形
成された場合が一般的である。駆動方法は、マルチプレ
クス駆動、アクティブマトリクス駆動等の他、画素毎に
時分割して駆動する方法に利用できる。当然画素の走査
とバックライトの明るさの強弱は同期させる必要があ
る。また、２フレーム、またはフィールドで、静止一画
面を表示する場合、１フレーム（フィールド）目と２フ
レーム（フィールド）目でバックライトの明るさを変え
ることで、階調表示することができる。また、従来の階
調表示方法（フレーム間引き、波高値制御、パルス幅変
調等）と組み合わせると、階調表示を一層豊富にするこ
とができる。

【００１６】

【作用】上記バックライト明るさを階調表示の方法に加
えることで、ＴＦＴ駆動型液晶パネルの画面全体に亘っ
たＴＦＴ特性ムラによる表示ムラに余裕をもたせること
ができ、同じ階調表示数なら今までＴＦＴ特性ムラが原
因で不良となっていた液晶パネルも製品として出荷する
ことができ、歩留まりの向上、即ち、製造コストを低く
抑えることができる。また、従来ＴＦＴ特性ムラが少な
く均一な表示が可能なものは、この階調表示方法と組み
合わせることで、より多階調表示が可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、図１、２に本発明の一実施例をその構
成図とともに説明する。従来の液晶表示装置は、液晶パ
ネル１とバックライトユニット２よりなっていた。この
うちバックライトユニット２は、拡散板３と反射板４と
ランプ（冷陰極、熱陰極）またはエレクトロルミネッセ
ンス素子（ＥＬ素子）等の光源５を用いて、ＣＲＴ等の
表示ディスプレイに写していたパソコン、ビデオ等の映
像信号２０１をＬＣＤ（液晶）駆動コントローラ１０１
で受け、映像信号を一度フレームメモリに保存する（図
示せず）。その後、階調レベルに合わせ１フィールド目
（甲）に出すか、２フィールド目（乙）に出すか、１及
び２フィールド目の両方（甲＋乙）に出すか選別し、そ
れぞれのフィールド用のメモリに保存する。なお、バッ
クライトの明るさを１フィールド（１／６０秒）目と２
フィールド（１／６０秒）目で、表示画像面の輝度で８
０ｃｄ／ｍ² と１６０ｃｄ／ｍ² とした。その後、各フ
ィールドから読み出しバックライト駆動回路１０２とＬ
ＣＤ（液晶）駆動回路１０３にデータを送った。バック
ライト駆動回路１０２には、図２（ｃ）の様なバックラ
イト調光信号２０２を送った。ＬＣＤ（液晶）駆動回路
１０３には、１フィールド目（甲）、２フィールド目
（乙）両方でフィールドが同期するよう、図２（ａ）の
様な同期信号２０３と、図２（ｂ）の様な同期信号２０
４と、同期信号２０４と同期させた映像信号２０５（図
示せず）を送った。

【００１８】図３に１フィールド目にのみバックライト
を用いた場合と２フィールド目にのみバックライトを用
いた場合、１及び２フィールド両方バックライトを用い
た場合の画素の明るさを示す。本実施例では、１６階調
表示ＴＦＴ型液晶ディスプレイを用いて、バックライト
の明るさを２段階に変える今回の発明を用いて６４階調
まで表示可能となった。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、従来
表示ムラで不良となっていた液晶パネルも、そのなかで
表示ムラが少ないものについては、良品となり、収率が
向上する。また、従来１６階調品であったものは、６４
階調表示まで可能となり、従来の液晶表示装置より高い
付加価値の液晶表示装置ができた。

【００２０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる液晶表示装置を示す
構成図である。

【図２】本発明の一実施例に係わる液晶表示装置のバッ
クライトと液晶表示制御用同期信号のタイミングを示す
図である。

【図３】本発明の一実施例に係わるフィールド走査と画
素の明るさの関係を示す階調表示の説明図である。

【図４】従来の液晶表示装置（直下型）を示す断面図で
ある。

【図５】従来の液晶表示装置（エッジライト型）を示す
断面図である。

【符号の説明】

１液晶パネル２バックライトユニット３拡散板４反射板５光源６光導体１０１ＬＣＤ駆動コントローラ１０２バックライト駆動回路１０３ＬＣＤ駆動回路２０１映像信号２０２バックライト調光信号２０３同期信号２０４同期信号２０５映像信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明絶縁性基板上に画素電極をマトリクス
アレイ状に配置し、前記画素電極を画面の表示時間を時
分割により各画素電極の駆動を行なう液晶表示装置に於
いて、時分割された画素電極の駆動に対応してバックラ
イトの明るさを強弱させることにより、液晶表示装置に
階調表示を行わせることを特徴とする液晶表示装置の階
調表示方法。
【請求項２】２フレーム、またはフィールドで、静止一
画面を表示する場合、１フレーム（フィールド）目と２
フレーム（フィールド）目でバックライトの明るさを変
えることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の階
調表示方法。
【請求項３】画素電極の駆動による階調表示方法を兼用
することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の階
調表示方法。
【請求項４】液晶表示装置駆動信号をバックライト輝度
調整信号と走査信号に分割するコントローラーと、前記
バックライト輝度調整信号に基きバックライト輝度を調
整する液晶表示装置のバックライトの輝度調整手段を備
えている液晶表示装置。