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JP5110788B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)ディスプレイなどのホールド応答型の表示装置に関し、特に、動画の表示に適用した表示装置に関するものである。
従来、表示ディスプレイを動画表示の観点で分類した場合、インパルス応答型ディスプレイとホールド応答型ディスプレイに大別される。前記インパルス応答型ディスプレイは、たとえば、ブラウン管の残光特性のように、輝度応答が走査直後から低下するタイプのディスプレイである。また、前記ホールド応答型ディスプレイは、たとえば、液晶ディスプレイのように、表示データに基づく輝度を次の走査まで保持し続けるタイプのディスプレイである。
前記ホールド応答型ディスプレイは、静止画を表示する場合はちらつきのない良好な表示品質を得ることができるが、動画を表示する場合は移動する物体の周囲がぼやけて見える、いわゆる動画ぼやけが発生し、表示品質が著しく低下するという課題がある。この動画ぼやけの発生は、物体の移動にともない視線を移動する際に、輝度の固定された表示画像に対して移動前後の表示イメージを観測者が補間する、いわゆる網膜残像に起因する。そのため、前記ホールド応答型ディスプレイでは、応答速度をどれだけ向上させても動画ぼやけを完全に解消することができない。そこで、前記ホールド応答型ディスプレイでは、たとえば、より短い周波数で表示画像を更新する、あるいは黒画面などの挿入によって網膜残像をキャンセルすることで、前記インパルス応答型ディスプレイに近づけ、動画ぼやけを軽減する方法が提案されている。
動画表示が求められる表示ディスプレイとして代表的なものは、テレビ受像器であり、その走査周波数は、たとえば、NTSC方式では60Hzの飛び越し走査、PAL方式では50Hzの順次走査といったように規格化されている。この走査周波数に基づき生成した表示画像のフレーム周波数を60Hzまたは50Hzとした場合、周波数は高くないために動画ぼやけが生じてしまう。
このテレビ受像器における動画ぼやけを改善するために、前述のようなより短い周波数で表示画像を更新する技術としては、たとえば、走査周波数を高めるとともに、フレーム間の表示データに基づき補間フレームの表示データを生成し、画像の更新速度を高める手法（以下、補間フレーム生成方式と略す）が提案されている（たとえば、特許文献１を参照。）。
また、前述のような黒画面（黒フレーム）を挿入する技術としては、たとえば、表示データの間で黒表示データを挿入する手法（以下、黒表示データ挿入方式と略す）が提案されている（たとえば、特許文献２を参照。）。
特開２００５−６２７５号公報 特開２００３−２８０５９９号公報
前記ホールド応答型ディスプレイに上記技術を提供することで、動画ぼやけを改善できるものの、それにともない以下のような課題が生じることが知られている。
補間フレーム生成方式では、本来存在しない補間フレームの表示データを生成することになる。そのため、より正確な表示データを生成しようとすると、回路規模が増大してしまう。また、逆に、回路規模を抑えると補間フレームの表示データに生成ミスが発生し、表示品質が著しく低下する恐れがある。
一方、前記黒フレームを挿入する方式では、原理的に補間フレームの表示データの生成ミスは発生しない。また、回路規模の点でも補間フレーム生成手法と比較して有利である。しかしながら、前記黒表示データ挿入方式およびブリンクバックライト方式は、いずれにおいても黒フレームの分だけ全階調における表示輝度が低下してしまう。この輝度低下分を補償するために、たとえば、黒表示データ挿入方式に対してバックライトの輝度を上昇させると、その分だけ消費電力の増大を招くとともに、発熱対策に多大な労力を必要とする。さらに、黒表示における光漏れの絶対値が増大することによってコントラストの低下を招いてしまう。また、前記ブリンクバックライト方式では、非点灯状態から点灯状態に移行するために大電流を要したり、蛍光材料の違いによって可視光の応答速度が波長毎に異なることによる着色が生じたりする。
本発明の目的は、輝度の低下やコントラストの低下、発光に要する電力の増加を抑制しつつ、動画ぼやけを低減した表示装置を提供することである。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
本願において開示される発明の概略を説明すれば、以下の通りである。
（１）１フレーム期間階調の表示を保持するホールド型の表示装置において、各画素は、１フレーム期間内に複数の階調を表示することにより外部システムから要求された１つの階調を表示し、前記１フレーム期間内の複数の階調は、それぞれ異なる階調電圧生成回路で生成された電圧に基づいて表示する表示装置である。
（２）前記（１）において、前記外部システムから要求された階調が最大階調と最小階調の間の中間階調である場合に、前記１フレーム期間内の複数の階調のうち少なくとも１つの階調は、前記外部システムから要求された階調よりも低い表示装置である。
（３）前記（２）において、前記外部システムから要求された階調が前記中間階調である場合に、前記１フレーム期間内の複数の階調のうちの少なくとも１つの階調は、前記最小階調である表示装置である。
（４）前記（３）において、前記外部システムから要求された階調が前記中間階調のうちの低階調側に含まれる場合に、前記１フレーム期間内の複数の階調のうち少なくとも１つの階調は、前記最小階調であり、前記外部システムから要求された階調が前記中間階調のうちの高階調側に含まれる場合に、前記１フレーム期間内の複数の階調のうち少なくとも他の１つの階調は、前記最大階調である表示装置である。
（５）外部システムから入力される表示データに応じた階調を表示する表示装置であって、マトリックス状に配列された複数の画素を有する表示パネルと、前記外部システムから入力される表示データを１フレーム期間分保持可能なメモリと、前記表示データの中間階調を異なる階調に変換する第１および第２の階調変換回路と、前記外部システムからの入力信号に基づき前記表示パネルを駆動するための制御信号を生成する信号生成回路と、前記表示データの階調に対応する電圧を前記表示パネルの画素へ出力する第１のドライバと、前記電圧を供給すべき画素を走査する第２のドライバを具備し、前記第１のドライバは、前記第１の階調変換回路により変換された表示データに基づき前記表示パネルの各画素に出力する電圧を生成する第１の電圧生成回路と、前記第２の階調変換回路により変換された表示データに基づき前記表示パネルの各画素に出力する電圧を生成する第２の電圧生成回路とを有し、前記第１の階調変換回路は、前記メモリから第１回目に読み出された第１の表示データの階調を変換し、前記第２の階調変換回路は、前記メモリから第２回目に読み出された第２の表示データの階調を変換し、前記外部システムから入力される表示データが中間階調である場合に、変換後の第２の表示データによる輝度は、変換後の前記第１の表示データによる輝度よりも低く、前記第２のドライバは、前記制御信号にしたがって１フレーム期間内に２回、前記画素を走査し、前記第１のドライバは、前記第２のドライバによる第１回目の走査に応じて、変換後の第１の表示データに対応する前記第１の電圧生成回路で生成された電圧を前記画素へ出力し、前記第２のドライバによる第２回目の走査に応じて、変換後の第２の表示データに対応する前記第２の電圧生成回路で生成された電圧を前記画素へ出力する表示装置である。
（６）前記（５）において、前記第１および第２の電圧生成回路は、それぞれ正極性の電圧を生成する回路と負極性の電圧を生成する回路を有する表示装置である。
（７）前記（６）において、前記第１の電圧生成回路は、あらかじめ定められた階調よりも高階調の場合は最大階調と対応する電圧を生成し、前記第２の電圧生成回路は、前記あらかじめ定められた階調よりも低階調の場合は最小階調と対応する電圧を生成する表示装置である。
（８）前記（７）において、前記第１および第２の電圧生成回路は、それぞれ複数個の抵抗が直列に接続された抵抗分圧回路であり、前記第１の電圧生成回路の抵抗分割比は、前記中間階調のうち高階調側の抵抗分割比がほぼ０であり、前記第２の電圧生成回路の抵抗分割比は、前記中間階調のうち低階調側の抵抗分割比がほぼ０である表示装置である。
（９）前記（８）において、前記第１および第２の電圧生成回路は、それぞれ複数箇所から基準電圧が入力され、前記第１の電圧生成回路は、前記基準電圧を入力する箇所が低階調側に多く、前記第２の電圧生成回路は、前記基準電圧を入力する箇所が高階調側に多い表示装置である。
本発明によれば、外部システムから要求された階調によらず黒階調を挿入するのではなく、前記手段（１）から手段（４）のように、外部システムから要求された階調が低階調側である場合は、所定の階調と最小階調（黒階調）を切り替えて表示することにより、外部システムから要求された階調を擬似的に表示する。そして、外部システムから要求された階調が高階調側である場合に、所定の階調と最大階調を切り替えて表示することにより、外部システムから要求された階調を擬似的に表示する。そのため、輝度の低下やコントラストの低下、発光に要する電力の増加を抑制しつつ、動画ぼやけを低減できる。
つまり、輝度が低い場合（低階調側）は、動画ぼやけを認識しやすいため、最小階調を挿入することにより動画ぼやけを低減し、輝度が高い場合（高階調側）は、動画ぼやけを認識しがたいため、挿入すべき低階調を高くすることにより、輝度の低下やコントラストの低下を低減する。
また、前記手段（１）から（４）のように外部システムから要求された階調を擬似的に表現する場合、中間階調は、外部システムから要求された階調より高い階調と、要求された階調より低い階調を切り替えて表示する。このとき、要求された階調より高い階調は、高階調側で最大階調となり、低い階調は低階調側で最小階調となる。そのため、前記手段（１）のように複数の階調の電圧をそれぞれ異なる階調電圧生成回路で生成することにより、要求された階調より高い階調を表示させる場合、および要求された階調より低い階調を表示させる場合のそれぞれの最適な階調特性を実現することができる。
また、前記手段（１）から（４）のような表示装置の具体的な構成例は、たとえば、前記手段（５）から（９）のようになる。
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
また、以下の説明では、外部システムから入力する１画面分の期間を１フレーム期間とし、表示パネルに対してすべての走査ラインを選択する期間を１フィールド期間と定義する。したがって、一般的な表示装置では１フレーム期間と１フィールド期間は等しくなる。
また、表示装置において、表示データが一定の状態で走査を繰り返すことで得られる輝度を静的輝度、１フィールド期間での平均輝度を動的輝度、観察者が視認する輝度を目視輝度と定義する。したがって、一般的なホールド応答型の表示装置では表示データが変化しない場合、静的輝度、動的輝度、目視輝度はほぼ等しくなる。
本発明では、外部システムから入力される１フレーム期間に対して複数のフィールド期間（たとえば、２フィールド期間）を割り当てるとともに、複数フィールドの動的輝度から得られる目視輝度が、外部システムが要求する表示輝度と一致するように表示データの変換を行う。この場合、目視輝度は複数フィールド期間における動的輝度の平均値とほぼ一致する。
上記における表示データの変換は、一方のフィールドの動的輝度が他方のフィールドの動的輝度と比較して、すべての階調において高いかもしくは等しくなるような変換を行う。以下の説明では、このような変換をした場合、他方と比較して輝度が高いフィールドを明フィールドと呼び、輝度が低いフィールドを暗フィールドと呼ぶ。
外部システムから入力される１フレーム期間に対して２フィールドを割り当てた場合、本発明のホールド応答型表示装置は、少なくとも１画面分の表示データを記憶するフレームメモリと、２種類のデータ変換回路を具備する。フレームメモリに書き込まれた表示データは、同じデータを、書き込んだ2倍の速度で2回に分けて読み出すとともに、1回目と2回目では異なるデータ変換回路によって表示データの変換が行われ、変換の行われたデータを表示パネルへの入力データとして、表示パネルに転送する。
このとき、静的輝度が0から1の範囲をとるとすれば、たとえば、明フィールドの動的輝度を0.5、暗フィールドの動的輝度を0とした場合、これをフィールド毎に切り替えることで0.25の目視輝度を得る。同様に、明フィールドの動的輝度を1、暗フィールドの動的輝度を0とすれば、0.5の目視輝度を得る。このように、暗フィールドの動的輝度が0であれば、前記黒フレーム挿入方式と同様の効果が得られ、動画ぼやけを改善することができる。
なお、暗フィールドの動的輝度は、必ずしも最小の輝度である0とする必要はなく、表示したい目視輝度となるフィールドを挿入することで動画ぼやけを低減できる。これに基づき、明フィールドの動的輝度を1、暗フィールドの動的輝度を0.5とした場合、目視輝度は0.75となるが、この場合であっても通常の駆動方式よりも動画ぼやけを改善できる。さらに、明フィールド、暗フィールドともに動的輝度を1とした場合、目視輝度も1となり輝度低下をすることはない。また、明フィールドの動的輝度を1、暗フィールドの動的輝度を0.9とすれば、目視輝度は0.95となり、通常の駆動方式よりも若干輝度が低下するものの、それに応じて動画ぼやけを低減することができる。
また、本発明に類似する技術として、いわゆるFRC(Frame Rate Control)方式と呼ばれる多階調化方式が一般に知られている。FRC方式とは、フレーム毎に異なる階調表示を繰り返すことで、データドライバが有する以上の多階調化を実現する方式である。これに対し、本発明は動画ぼやけの改善とそれを実現する装置の提供であり、それを実現するため、1フレーム期間を暗フィールドと明フィールドに分けるとともに、外部システムから入力されるフレーム周波数に対して2倍の周波数で駆動する点が異なる。
以下、1フレームを2フィールドで駆動した場合の本発明の実施例について説明する。
図１および図２は、本発明による一実施例の表示装置の表示原理を説明するための模式図であり、図１は4画素×3画素で構成した表示装置の各フィールドの動的輝度および目視輝度のイメージを示す図であり、図２は各フィールドの動的輝度の設定方法を説明するグラフ図である。
本実施例の表示装置の表示原理を説明するために、図１に示すように、4画素×3画素の表示装置を挙げる。本実施例の表示装置では、1フレームを明フィールドと暗フィールドの2フィールドで構成し、1フレーム期間内で明フィールドおよび暗フィールドの表示を行う。このとき、一方のフィールド（明フィールド）の各画素の動的輝度１Ａは、他方のフィールド（暗フィールド）の各画素の動的輝度１Ｂよりも常に高いか、もしくは等しくなるような表示を行う。つまり、いずれの画素に対しても、（明フィールドの動的輝度）≧（暗フィールドの動的輝度）となる。このようにすると、1フレーム期間の各画素の目視輝度１Ｃは、明フィールドの動的輝度１Ａと暗フィールドの動的輝度１Ｂの平均とほぼ一致する。そのため、これをフレーム毎に繰り返すことで目的とする目視輝度を得ることができる。
またこのとき、明フィールドの動的輝度１Ａと暗フィールドの動的輝度１Ｂは、たとえば、図２に示したような方法で設定する。図２は、入力階調に対する相対輝度の関係を示したグラフ図であり、各画素の輝度が256階調である場合を示している。また、図２において、点線で示しているのが外部システムから要求されている目視輝度であり、入力階調が0の場合輝度が0（最小輝度）、入力階調が255の場合輝度が1（最大輝度）となる。
本実施例では、各画素の目視輝度は、明フィールドの動的輝度と暗フィールドの動的輝度の合成によって得られる。そのため、入力階調が中間階調である場合、明フィールドの相対輝度（動的輝度）は外部システムから要求されている目視輝度よりも高く、暗フィールドの相対輝度（動的輝度）は外部システムから要求されている目視輝度よりも低く設定される。
またこのとき、明フィールドの輝度は、たとえば、目視輝度の相対輝度が0.5となる191階調で最大輝度になるとし、191階調から255階調までは最大輝度で表示されるとする。一方、暗フィールドの輝度は、目視輝度の相対輝度が0.5となる191階調まで最小輝度とし、191階調から255階調の間は最小輝度から最大輝度まで連続的に変化するようにする。
図３は、本実施例の表示原理を適用した液晶表示装置の回路構成の一例を示す模式図である。また、図４は図３に示したデータドライバの回路構成の一例を示す模式図である。
本実施例の液晶表示装置は、RGB各色256階調で計1677万色のカラー表示に対応した表示装置であるとする。図３において、２０１はRGB各8ビットの計24ビットで構成される入力表示データ、２０２は入力制御信号群である。入力制御信号群２０２は、1フレーム期間（1画面分を表示する期間）を規定する垂直同期信号Vsync、1水平走査期間（1ライン分を表示する期間）を規定する水平同期信号Hsync、表示データの有効期間を規定するディスプレイタイミング信号DISP、および表示データと同期した基準クロック信号DCLKで構成されるものとする。また、図３において、２０３は駆動選択信号である。この駆動選択信号２０３に基づき、従来の駆動方式か動画ぼやけを改善した駆動方式かの選択を行う。また、入力表示データ２０１、入力制御信号群２０２、駆動選択信号２０３は、たとえば、テレビ本体やPC本体、携帯電話本体などの外部システムから転送される。
また、図３において、２０４はタイミング信号生成回路、２０５はメモリ制御信号群、２０６はテーブルイニシャライズ信号、２０７はデータ選択信号、２０８はデータドライバ制御信号群、２０９は走査ドライバ制御信号群である。データドライバ制御信号群２０８は、表示データに基づく階調電圧の出力タイミングを規定する出力タイミング信号CL1、ソース電圧の極性を決定する交流化信号M、および表示データと同期したクロック信号PCKLで構成されるものとする。また、走査ドライバ制御信号群２０９は、1ラインの走査期間を規定するシフト信号CL3、先頭ラインの走査開始を規定する垂直スタート信号FLMで構成されるものとする。
また、図３において２１０は、少なくとも表示データの１フレーム分の容量を有するフレームメモリであり、メモリ制御信号群２０５に基づき表示データのリード／ライト処理を行う。また、２１１はメモリ制御信号群２０５に基づきフレームメモリ２１０から読み出されたメモリリードデータ、２１２はテーブルイニシャライズ信号に基づき内部に格納されたデータを出力するROM(Read Only Memory)、２１３はROM２１２から出力されるテーブルデータ、２１４は明フィールド変換テーブル、２１５は暗フィールド変換テーブルである。このとき、各テーブルの値は、電源投入時にテーブルデータ２１３に基づく設定がなされ、読み出されたメモリリードデータ２１１は各々のテーブルに設定された値に基づき変換がなされる。またこのとき、明フィールド変換テーブル２１４は、明フィールドのためのデータ変換回路の機能を有し、暗フィールド変換テーブル２１５は、暗フィールドのためのデータ変換回路の機能を有する。図３において、２１６は明フィールド変換テーブル２１４で変換された明フィールド表示データ、２１７は暗フィールド変換テーブル２１５で変換された暗フィールド表示データである。また、２１８は表示データ選択回路であり、データ選択信号２０７に基づき、明フィールド表示データ２１６または暗フィールド表示データ２１７のいずれか一方を選択し、出力する。２１９はフィールド表示データであり、選択された表示データと、表示データが明フィールドと暗フィールドのどちらであるかを示すフィールド指示信号Fで構成されるものとする。
また、図３において、２２０は基準電圧生成回路、２２１は基準電圧、２２２はデータドライバである。このとき、データドライバ２２２は、たとえば、図４に示すように、明フィールド表示データに対する正極性256レベルの電位を生成する第１の階調電圧生成回路２２２ａ、明フィールド表示データに対する負極性256レベルの電位を生成する第２の階調電圧生成回路２２２ｂ、暗フィールド表示データに対する正極性256レベルの電位を生成する第３の階調電圧生成回路２２２ｃ、暗フィールド表示データに対する負極性256レベルの電位を生成する第４の階調電圧生成回路２２２ｄの４つの階調電圧生成回路と、各色8ビットのフィールド表示データ２１９およびフィールド指示信号F、ならびに極性信号Mに対応した1レベルの階調電圧を選択する階調電圧選択回路２２２ｅと、出力タイミング信号CL1に基づいて選択した階調電圧を液晶表示パネル２２６の信号ライン２２６ａへ出力する出力バッファ２２２ｆとを備える。なお、データドライバ２２２が前記第１から第４の階調電圧生成回路２２２ａ〜２２２ｄを持つ場合、これらの階調電圧生成回路２２２ａ〜２２２ｄを、図３に示した明フィールド変換テーブル２１４および暗フィールド変換テーブル２１５の代わりとしてもよい。また、第１から第４の階調電圧生成回路２２２ａ〜２２２ｄは、データドライバ２２２の内部に限らず、外部に設けてもよい。図３において、２２３は、データドライバ２２２で生成されたデータ電圧（階調電圧）である。
また、図３において、２２４は走査ドライバ、２２５は走査ライン選択信号である。走査ドライバ２２４は、走査ドライバ信号群２０９に基づき走査ライン選択信号２２５を生成し、液晶表示パネル２２６の走査ライン２２６ｂへ出力する。
なお、詳細な説明は省略するが、液晶表示パネル２２６の１画素は、ゲート電極およびソース電極、ならびにドレイン電極を有するTFT(Thin Film Transistor)と、画素電極と、液晶層と対向電極から構成される。このとき、各画素のドレイン電極は信号ライン２２６ａに接続されており、ゲート電極は走査ライン２２６ｂに接続されている。そして、走査信号をゲート電極に印加することでTFTのスイッチング動作を行い、TFTが開状態ではデータ電圧（階調電圧）がドレイン電極を介してソース電極に書き込まれ、閉状態ではソース電極に書き込まれた電圧が保持される。このソース電極の電圧をVsとし、対向電極の電圧をVcomとする。このとき、液晶層は、たとえば、液晶層の上下に配置されたソース電極（画素電極）の電圧Vsと対向電極の電圧Vcomの電位差に基づき配向を変える。そして、液晶層の上下に配置された偏光板を介することで、バックライトからの透過光量が変化し階調表示を行う。
図５はデータドライバの第１の階調電圧生成回路の構成例を示す模式図である。また、図６はデータドライバの第２の階調電圧生成回路の構成例を示す模式図である。また、図７はデータドライバの第３の階調電圧生成回路の構成例を示す模式図である。また、図８はデータドライバの第４の階調電圧生成回路の構成例を示す模式図である。
本実施例の液晶表示装置において、データドライバ２２２は、図４に示したように、４つの階調電圧生成回路２２２ａ，２２２ｂ，２２２ｃ，２２２ｄを有する。この４つの階調電圧生成回路のうち、第１の階調電圧生成回路２２２ａは、明フィールド表示データを正極性で表示させるときに用いる回路であり、たとえば、図５に示すように、RBP1からRBP255の255個の抵抗が直列に接続された抵抗分圧回路からなる。このとき、第１の階調電圧生成回路２２２ａには、たとえば、基準電圧VC0AからVC3Aが入力され、抵抗分圧回路により最小階調（0階調）に対応する電圧VBP0から最大階調（255階調）に対応する電圧VBP255までの256通りの正極性の電圧が階調電圧選択手段２２２ｅに供給される。
また、第２の階調電圧生成回路２２２ｂは、明フィールド表示データを負極性で表示させるときに用いる回路であり、たとえば、図６に示すように、RBN1からRBN255の255個の抵抗が直列に接続された抵抗分圧回路からなる。このとき、第２の階調電圧生成回路２２２ｂには、たとえば、基準電圧VC4AからVC7Aが入力され、抵抗分圧回路により最小階調（0階調）に対応する電圧VBN0から最大階調（255階調）に対応する電圧VBN255までの256通りの負極性の電圧が階調電圧選択手段２２２ｅに供給される。
また、第３の階調電圧生成回路２２２ｃは、暗フィールド表示データを正極性で表示させるときに用いる回路であり、たとえば、図７に示すように、RDP1からRDP255の255個の抵抗が直列に接続された抵抗分圧回路からなる。このとき、第３の階調電圧生成回路２２２ｃには、たとえば、基準電圧VC0BからVC3Bが入力され、抵抗分圧回路により最小階調（0階調）に対応する電圧VDP0から最大階調（255階調）に対応する電圧VDP255までの256通りの正極性の電圧が階調電圧選択手段２２２ｅに供給される。
また、第４の階調電圧生成回路２２２ｄは、暗フィールド表示データを負極性で表示させるときに用いる回路であり、たとえば、図８に示すように、RDN1からRDN255の255個の抵抗が直列に接続された抵抗分圧回路からなる。このとき、第４の階調電圧生成回路２２２ｄには、たとえば、基準電圧VC4BからVC7Bが入力され、抵抗分圧回路により最小階調（0階調）に対応する電圧VDN0から最大階調（255階調）に対応する電圧VDN255までの256通りの負極性の電圧が階調電圧選択手段２２２ｅに供給される。
図９乃至図１２は、本実施例の表示装置の作用、効果の１つを説明するための模式図であり、図９は階調電圧生成回路が１組の正極性用の回路と負極性用の回路でなる場合に要求される特性を説明する図、図１０は明フィールド表示データの階調電圧に要求される特性を説明する図、図１１は暗フィールド表示データの階調電圧に要求される特性を説明する図、図１２は各抵抗分圧回路の抵抗値の設定例を示す図である。
本実施例の表示装置では、１フレームを２フィールドで構成し、図２に示したような方法で、外部システムから要求された階調を明フィールド表示データ、および暗フィールド表示データに変換し、１フレーム期間中にそれらを切り替えて表示することで、外部システムから要求された階調を擬似的に表示する。
このとき、前記データドライバ２２２の階調電圧生成回路は、従来の表示装置のように、１組の正極性用の抵抗分圧回路と負極性用の抵抗分圧回路でも構わない。しかしながら、従来の抵抗分圧回路が１組のデータドライバの場合、各抵抗分圧回路の抵抗分割比は、通常、外部システムから要求される階調にあわせて設定されている。このとき、図９に示すように、低階調側と高階調側は階調電圧の電位差が粗く、中間階調は階調電圧の電位差が細かくなるように抵抗分割比が設定されている。
一方、本実施例のように、表示データを明フィールド表示データに変換した場合、図１０に示すように、たとえば、191階調から255階調は相対輝度が最大輝度になるように変換されており、実質的には最小階調（0階調）から191階調までの間で階調電圧を変えればよい。またこのとき、具体的には、最小階調（0階調）から中間階調、たとえば、127階調あたりまでの電位差が細かく、127階調あたりから191階調までの電位差が粗く、191階調から255階調は電位差がほぼ０になるように抵抗分割比を設定することが好ましい。
また、表示データを暗フィールド表示データに変換した場合、図１１に示すように、たとえば、最小階調（0階調）から191階調は相対輝度が最小輝度になるように変換されており、実質的には191階調から最大階調（255階調）までの間で階調電圧を変えればよい。またこのとき、具体的には、最小階調（0階調）から191階調あたりまでの電位差がほぼ０、191階調から255階調は電位差が細かくなるように抵抗分割比を設定することが好ましい。
つまり、本実施例のように表示データを明フィールド表示データ、または暗フィールド表示データに変換して表示する場合、明フィールド表示データを表示する場合に必要な電圧領域および電圧分解能と、暗フィールド表示データを表示する場合に必要な電圧領域および電圧分解能が異なる。そのため、正極性および負極性が１つずつの1組の抵抗分圧回路では、各フィールドの表示データに適した階調表示特性を得ることが困難である。
そこで、デバイスドライバに２組の抵抗分圧回路を設け、一方の組の抵抗分割比を明フィールドの表示に必要な電圧領域および電圧分解能に設定し、他方の組の抵抗分割比を暗フィールドの表示に必要な電圧領域および電圧分解能に設定することで、各フィールドの表示データに適した階調表示特性を得ることができ、なめらかな階調表現が可能となる。
上述のように、デバイスドライバに２組の抵抗分圧回路を設けた場合、第１から第４までの階調電圧生成回路の各抵抗の値の設定例を図１２に示す。図１２は、明フィールド表示データの階調と輝度、および暗フィールド表示データの階調と輝度がそれぞれ図２に示したような関係にある場合の設定例である。このとき、明フィールド用の第１の階調電圧生成回路２２２ａおよび第２の階調電圧生成回路２２２ｂは、191階調から最大階調（255階調）までの間の抵抗RBP191からRBP255、およびRBN191からRBN255の抵抗値をそれぞれ０またはほぼ０とする。また、最小階調（0階調）から中間階調、たとえば、127階調あたりまでは抵抗値の小さな抵抗を用いて電位差の変化を細かくする。そして、127階調あたりから191階調までは抵抗値を大きくして電位差の変化を粗くする。
また、暗フィールド用の第３の階調電圧生成回路２２２ｃおよび第４の階調電圧生成回路２２２ｄは、最小階調（0階調）から191階調までの間の抵抗RDP0からRDP191、およびRDN0からRDN191の抵抗値をそれぞれ０またはほぼ０とする。そして、191階調から最大階調（255階調）までの間は抵抗値の小さな抵抗を用いて電位差の変化を細か設定する。
なお、図１２に示した抵抗値の設定例は一例であり、これに限らず、適宜変更可能であることはもちろんである。
また、各階調電圧生成回路の抵抗値を、たとえば、図１２に示したように設定した場合、明フィールド用では191階調から255階調まで、暗フィールド用では0階調から191階調までは電位差が０でよい。そのため、明フィールド用の生成回路では、基準電圧を入力する箇所（階調）を低階調側に多くし、暗フィールド用の生成回路では、基準電圧を入力する箇所（階調）を高階調側に多くしてもよい。
以上説明したように、本実施例の表示装置によれば、輝度の低下やコントラストの低下、発光に要する電力の増加を抑制しつつ、動画ぼやけを低減できる。
また、明フィールド表示データの階調電圧を生成する回路と、暗フィールド表示データの階調電圧を生成する回路を独立して設けることにより、各フィールドの表示データで必要となる電圧領域および電圧分解能で階調電圧を生成でき、なめらかな階調表示が可能となる。
また、本実施例では、1フレームを2フィールドで構成する場合を例に挙げたが、これに限らず、たとえば、1フレームを3フィールド、4フィールドで構成してもよい。この場合、少なくとも1つのフィールドを暗フィールドとする。
以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。
たとえば、前記実施例では液晶表示装置を例に挙げたが、これに限らず、前記液晶表示装置と同様の原理で動画を表示するホールド応答型の表示装置に本発明を適用可能であることはもちろんである。すなわち、本発明は、たとえば、有機ELディスプレイやLCOSディスプレイなどの表示装置にも適用できる。
本発明による一実施例の表示装置の表示原理を説明するための模式図であり、4画素×3画素で構成した表示装置の各フィールドの動的輝度および目視輝度のイメージを示す図である。 本発明による一実施例の表示装置の表示原理を説明するための模式図であり、各フィールドの動的輝度の設定方法を説明するグラフ図である。 本実施例の表示原理を適用した液晶表示装置の回路構成の一例を示す模式図である。 図３に示したデータドライバの回路構成の一例を示す模式図である。 データドライバの第１の階調電圧生成回路の構成例を示す模式図である。 データドライバの第２の階調電圧生成回路の構成例を示す模式図である。 データドライバの第３の階調電圧生成回路の構成例を示す模式図である。 データドライバの第４の階調電圧生成回路の構成例を示す模式図である。 階調電圧生成回路が１組の正極性用の回路と負極性用の回路でなる場合に要求される特性を説明する図である。 明フィールド表示データの階調電圧に要求される特性を説明する図である。 暗フィールド表示データの階調電圧に要求される特性を説明する図である。 各抵抗分圧回路の抵抗値の設定例を示す図である。
符号の説明
１Ａ…明フィールドの静的輝度
１Ｂ…暗フィールドの静的輝度
１Ｃ…表示輝度（目視輝度）
２０１…入力表示データ
２０２…入力制御信号群
２０３…駆動選択信号
２０４…タイミング信号生成回路
２０５…メモリ制御信号群
２０６…テーブルイニシャライズ信号
２０７…データ選択信号
２０８…データドライバ制御信号群
２０９…走査ドライバ制御信号群
２１０…フレームメモリ
２１１…メモリリードデータ
２１２…ROM
２１３…テーブルデータ
２１４…明フィールド変換テーブル
２１５…暗フィールド変換テーブル
２１６…明フィールド表示データ
２１７…暗フィールド表示データ
２１８…表示データ選択回路
２１９…フィールド表示データ
２２０…基準電圧生成回路
２２１…基準電圧
２２２…データドライバ
２２２ａ…第１の階調電圧生成回路
２２２ｂ…第２の階調電圧生成回路
２２２ｃ…第３の階調電圧生成回路
２２２ｄ…第４の階調電圧生成回路
２２２ｅ…階調電圧選択回路
２２２ｆ…出力バッファ
２２３…データ電圧
２２４…走査ドライバ
２２５…走査ライン選択信号
２２６…液晶表示パネル
２２６ａ…信号ライン
２２６ｂ…走査ライン

Claims (3)

  1. １フレーム期間階調の表示を保持するホールド型の表示装置において、
    １フレームの表示情報を時系列的に複数のフィールドに分けて表示し、
    各画素は、１フレーム期間内に各フィールドの階調を表示することにより外部システムから要求された１つの階調を表示し、
    前記外部システムから要求された階調が最大階調と最小階調の間の中間階調である場合に、前記１フレーム期間内の各フィールドの少なくとも１つのフィールドは、前記外部システムから要求された階調に対応する輝度よりも高い輝度で表示する明フィールドであり、他のフィールドは、前記外部システムから要求された階調に対応する輝度よりも低い輝度で表示する暗フィールドであり、
    前記明フィールドと暗フィールドは、それぞれ異なる階調電圧生成回路で生成された電圧に基づいて表示され、
    前記明フィールド用の階調電圧生成回路は、低階調側の電位差が細かくなるように抵抗分割比が設定され、前記暗フィールド用の階調電圧生成回路は、高階調側の電位差が細かくなるように抵抗分割比が設定されることを特徴とする表示装置。
  2. 外部システムから入力される表示データに応じた階調を表示する表示装置であって、
    マトリックス状に配列された複数の画素を有する表示パネルと、
    前記外部システムから入力される表示データを１フレーム期間分保持可能なメモリと、
    前記表示データの中間階調を異なる階調に変換する第１および第２の階調変換回路と、
    前記外部システムからの入力信号に基づき前記表示パネルを駆動するための制御信号を生成する信号生成回路と、
    前記表示データの階調に対応する電圧を前記表示パネルの画素へ出力するデータドライバと、
    前記電圧を供給すべき画素を走査する走査ドライバを具備し、
    前記データドライバは、前記第１の階調変換回路により変換された表示データに基づき前記表示パネルの各画素に出力する電圧を生成する第１の電圧生成回路と、前記第２の階調変換回路により変換された表示データに基づき前記表示パネルの各画素に出力する電圧を生成する第２の電圧生成回路とを有し、
    前記第１および第２の電圧生成回路は、それぞれ複数個の抵抗が直列に接続された抵抗分圧回路であり、前記第１の電圧生成回路の抵抗分割比は、高階調側の抵抗分割比が０であり、前記第２の電圧生成回路の抵抗分割比は、低階調側の抵抗分割比が０であり、
    前記第１の階調変換回路は、前記メモリから第１回目に読み出された第１の表示データの階調を変換し、
    前記第２の階調変換回路は、前記メモリから第２回目に読み出された第２の表示データの階調を変換し、
    前記外部システムから入力される表示データが中間階調である場合に、変換後の第２の表示データによる輝度は、変換後の前記第１の表示データによる輝度よりも低く、
    前記走査ドライバは、前記制御信号にしたがって１フレーム期間内に２回、前記画素を走査し、
    前記データドライバは、前記走査ドライバによる第１回目の走査に応じて、変換後の第１の表示データに対応する前記第１の電圧生成回路で生成された電圧を前記画素へ出力し、前記走査ドライバによる第２回目の走査に応じて、変換後の第２の表示データに対応する前記第２の電圧生成回路で生成された電圧を前記画素へ出力することを特徴とする表示装置。
  3. 前記第１および第２の電圧生成回路は、それぞれ複数箇所から基準電圧が入力され、
    前記第１の電圧生成回路は、前記基準電圧を入力する箇所が低階調側に多く、
    前記第２の電圧生成回路は、前記基準電圧を入力する箇所が高階調側に多いことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
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