(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に対応する階調電圧を用いて液晶パネルの各画素を駆動する液晶表示装置をディスプレイモニタとして使用するコンピュータシステムにおいて、
前記液晶表示装置は、階調レベルと階調補正基準電圧値との関係が互いに異なる複数の階調特性を有し入力された階調選択信号に応じて複数の階調特性の中から使用する階調特性を選択し当該選択した階調特性に基づいて階調補正基準電圧値を発生する階調電圧発生手段を備え、前記階調電圧発生手段で発生された階調補正基準電圧値と入力信号とに基づいて液晶パネルの各画素を駆動するように構成されており、
前記液晶表示装置に画面表示する第１表示モードと、前記液晶表示装置と前記コンピュータシステムに接続可能な外部ＣＲＴディスプレイとに同時に画面表示する第２表示モードとを有し、これら表示モードのいずれかで画面表示を制御すると共に所定のキー入力に応じて使用する表示モードを切り替える表示制御手段と、
前記表示モードの切り替えに応答して、切り換え先の表示モードに対応する階調特性に切り替えるための階調選択信号を前記液晶表示装置に供給する手段とを具備することを特徴とするコンピュータシステム。
【請求項２】
前記階調電圧発生手段は、
前記複数の階調特性それぞれに対応して設けられ、各々が対応する階調特性に従って複数の階調補正基準電圧を生成するように構成された複数の階調電圧発生回路と、
前記複数の階調特性の中で選択された階調特性に対応する階調電圧発生回路を選択する手段とを具備し、
前記選択された階調電圧発生回路から出力される階調補正基準電圧値が前記駆動手段に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のコンピュータシステム。
【請求項３】
前記複数の階調電圧発生回路は、それぞれ同一電圧幅の範囲内で、各階調レベル毎に予め決められた階調補正基準電圧値を発生するように構成されており、前記複数の階調特性の中のどの階調特性を使用した場合でも各画素を駆動する実効電圧が一定に保持されることを特徴とする請求項２記載のコンピュータシステム。
【請求項４】
前記階調電圧発生手段は、前記第１の表示モードに対応する第１の階調特性を有し前記第１の階調特性で複数の階調補正基準電圧を発生する第１の電圧生成回路と、前記第２の表示モードに対応する第２の階調特性を有し前記第２の階調特性で複数の階調補正基準電圧を発生する第２の電圧生成回路とを備え、前記階調選択信号に応じて前記第１の電圧生成回路および前記第２の電圧生成回路の一方を選択するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のコンピュータシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置およびそれを使用したコンピュータシステムに関し、特に入力信号に対応する階調電圧を用いて液晶パネルの各画像を駆動するＴＦＴなどのアクティブマトリクス型の液晶表示装置およびそれをディスプレイモニタとして使用するコンピュータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＴＦＴ液晶表示装置における階調特性は、ソースドライバへ入力されるγ補正電源電圧（階調補正基準電圧）によって決定される。この階調補正基準電圧はＴＦＴ液晶表示装置内の階調電圧回路で発生されるものであり、ソースドライバは、階調電圧回路から発生された階調補正基準電圧を用いて入力信号に対応する階調電圧を決定し、その階調電圧を駆動電圧としてソース線に供給することにより、ＴＦＴ液晶パネルの各画像を駆動する。これにより、カラーなどの多階調表示が実現されている。
【０００３】
しかし、通常、階調電圧回路は、１つの階調特性しか持っていないため、階調レベルと階調補正基準電圧値との関係は常に一定である。このため、ＴＦＴ液晶表示装置固有の光学特性などを考慮した、見やすい階調特性や、ＣＲＴモニタと同一の階調特性などの２つ以上の階調特性を実現することができず、多階調な画像を、ＴＦＴ液晶表示装置で見た場合とＣＲＴモニタで見た場合とで、画像の階調が異なって見えてしまうなどの問題があった。
【０００４】
また、静止画あるいは動画などを表示した際に、暗い階調部分が多い画像などでは、暗い部分の階調差が少ないために、画像を人の目で認識するのが困難になるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来では、予め決められた１つの階調特性のみしか使用することが出来ず、表示画像や用途に応じて階調特性を変えることは出来なかった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数の階調特性を選択的に使用して画面表示を行うことができる液晶表示装置およびそれを用いたコンピュータシステムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、入力信号に対応する階調電圧を用いて液晶パネルの各画素を駆動する液晶表示装置をディスプレイモニタとして使用するコンピュータシステムにおいて、前記液晶表示装置は、階調レベルと階調補正基準電圧値との関係が互いに異なる複数の階調特性を有し入力された階調選択信号に応じて複数の階調特性の中から使用する階調特性を選択し当該選択した階調特性に基づいて階調補正基準電圧値を発生する階調電圧発生手段を備え、前記階調電圧発生手段で発生された階調補正基準電圧値と入力信号とに基づいて液晶パネルの各画素を駆動するように構成されており、前記液晶表示装置に画面表示する第１表示モードと、前記液晶表示装置と前記コンピュータシステムに接続可能な外部ＣＲＴディスプレイとに同時に画面表示する第２表示モードとを有し、これら表示モードのいずれかで画面表示を制御すると共に所定のキー入力に応じて使用する表示モードを切り替える表示制御手段と、前記表示モードの切り替えに応答して、切り換え先の表示モードに対応する階調特性に切り替えるための階調選択信号を前記液晶表示装置に供給する手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
このように、表示モードの切り替えに連動して、階調特性が自動的に切り替えられる。これにより、液晶表示装置に画面表示する場合には、その液晶表示装置固有の光学特性などを考慮した見やすい階調特性を使用し、またＣＲＴモニタと液晶表示装置の同時表示を行う場合には、ＣＲＴモニタで見たときと同一の階調が得られるような階調特性を使用するといった制御が可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るＴＦＴ液晶表示装置の構成が示されている。このＴＦＴ液晶表示装置は、入力信号に対応する階調電圧を用いて液晶パネルの各画像を駆動制御するアクティブマトリクス型の表示装置である。１１は入力端子であり、ここには、パーソナルコンピュータなどの情報端末に内蔵されている表示コントローラならびに電源回路より発生される、文字・グラフィックス・動画などの表示信号、および制御信号、電源、ＧＮＤなどが入力される。
【００１０】
１２は電圧回路であり、入力端子１１より入力された電圧を、ＴＦＴ液晶表示装置内の回路用電圧、ドライバＩＣ用電圧、ゲート電圧、対向電圧、液晶印加電圧など多種電源電圧に変換する。
【００１１】
１３は階調レベルと階調補正基準電圧値との関係が互いに異なる複数の階調特性を有し、選択された階調特性に基づいて階調補正基準電圧値を発生する階調電圧発生回路である。使用する階調特性は、階調選択信号により選択され、その選択された階調特性に対応する階調補正基準電圧が階調電圧発生回路１３から出力される。各階調特性は、液晶材料や温度などの諸条件による透過率［％］と印加電圧［Ｖ］の関係により決定される階調電圧幅の範囲で設定されている。
【００１２】
１４はタイミング・コントロールＩＣであり、制御信号・表示データを受け取りソースドライバＩＣ１６に表示データを供給し、かつソースドライバＩＣ１６およびゲートドライバＩＣ１５を制御する。
【００１３】
１５はゲートドライバＩＣであり、シフトレジスタ回路・レベルシフト回路・出力バッファ回路などにより構成されており、ＴＦＴ液晶パネル１７の各画素毎に配置されたＴＦＴのゲートをドライブする。
【００１４】
１６はソースドライバＩＣであり、シフトレジスタ回路・ラッチ回路・Ｄ／Ａコンバータ回路・出力バッファ回路などにより構成されており、階調電圧発生回路１３から出力される階調補正基準電圧を用いることにより、タイミング・コントロールＩＣ１４より１画素ごとに送られてきた階調を持つ表示信号に対応する階調電圧を決定し、それを駆動電圧として液晶表示パネル１７の対応するソース線に供給する。
【００１５】
１７はＴＦＴ液晶パネルであり、ゲートドライバＩＣ１５、ソースドライバＩＣによって駆動され、画面表示を行う。
１８はスイッチであり、複数の階調特性パラメータの中から階調特性を１つ選択し、それを階調選択信号として階調電圧発生回路１３に供給する。この例では、スイッチ１８はパネルには内蔵されておらず、操作しやすいように外部に設けられている。また、ここでは、３ビットの階調選択信号によって階調電圧発生回路１３が有する３つの階調特性の一つが選択される場合を想定しており、３ビットの階調選択信号がそのまま階調電圧発生回路１３に送られる。また、制御信号の一つとして階調選択信号を入力し、タイミング・コントロールＩＣ１４を介して、階調電圧発生回路１３が使用する階調特性を選択制御するようにしても良い。
【００１６】
図２には、階調電圧発生回路１３が有する３種類の階調特性が示されている。
例えば、ＣＲＴモニタの階調特性、一般的なＴＦＴ液晶表示装置の階調特性、暗い部分の階調差を大きくし、画像認識性を高めるための階調特性などがそれぞれ階調特性１、２、３として定義されている。これら異なる複数の階調特性が階調電圧発生回路１３に用意されている。
【００１７】
図２においては、比率は１００％になるほど明るく、０％になるほど暗くなる。階調レベルは６４階調の場合を例として考えた場合、０階調目は階調の最も左端側、６３階調目は最右端側となる。よって階調特性とは、左側から右側（暗い→明るい）または右側から左側（明るい→暗い）がどのような比率で構成されているかを表したものである。複数の階調特性とは、図の中の３種類のように比率（曲線形状）の異なるカーブが２つ以上ある事である。１００［％］の電圧値は常に一定であり、これは、液晶材料や温度などの諸条件による透過率［％］と印加電圧［Ｖ］の関係により決定される最大電圧幅に対応する。最大電圧幅はどの階調特性も同じであり、その電圧幅の範囲内で、各階調レベル毎に出力する階調補正基準電圧値が特性毎に個々に決定されている。
【００１８】
図３には、階調電圧発生回路１３の構成例が示されている。階調電圧発生回路１３には、階調特性が必要な数Ｘ個だけ用意されている。１３１は第１の階調特性であり、その第１の階調特性に基づいて各階調レベルに対応する階調補正基準電圧値を発生する。１３２は第２の階調特性であり、その第２の階調特性に基づいて各階調レベルに対応する階調補正基準電圧値を発生する。１３３は第３の階調特性であり、その第３の階調特性に基づいて各階調レベルに対応する階調補正基準電圧値を発生する。１３４は第Ｘの階調特性であり、その第Ｘの階調特性に基づいて各階調レベルに対応する階調補正基準電圧値を発生する。
【００１９】
１３５は階調選択回路であり、複数の階調特性の中から使用する一つの階調特性を選択し出力する。
図４には、階調電圧発生回路１３が有する階調特性の選択処理動作の一例が示されている。
【００２０】
まず、ステップＳ１０１にて、パネルに接続された前述のスイッチ１８により、階調選択信号が発生され、どの階調特性が選択されたかが通知される。次いで、ステップＳ１０２にて、階調電圧発生回路１３内で階調選択信号に基づいて使用すべき階調特性が選択され、その選択された階調特性に従って階調補正基準電圧が生成される。この後、ステップＳ１０３にて、階調電圧発生回路１３で発生された階調補正基準電圧がソースドライバ１６に供給される。
【００２１】
図５には、階調電圧発生回路１３の具体的な回路構成の一例が示されている。
この階調電圧発生回路１３は、３つの階調特性それぞれに対応する３つの電圧生成回路５１，５２，５３を有しており、これら３つの電圧生成回路５１，５２，５３のいずれかがスイッチ１８からの選択信号によって選択されて動作する。電圧Ａ，Ｂ，Ｃは、図１の電圧回路１２から供給されるものであり、電圧Ａの値によって、液晶材料や温度などの諸条件による透過率［％］と印加電圧［Ｖ］の関係により決定される最大階調電圧幅が決定される。
【００２２】
電圧生成回路５１は第１の階調特性に対応するものであり、スイッチ１８によって選択されるとトランジスタＴ１のゲートが接地され、これによりトランジスタＴ１のゲートがローレベルになり、そしてトランジスタＴ２のゲートがローレベルになり、複数の抵抗Ｒ３…ＲｙおよびトランジスタＴ２との直列回路が動作状態となり、各抵抗とトランジスタＴ２との接点から、最大階調電圧幅の抵抗分割値に相当する階調補正基準電圧ａ〜ｘが出力され、ソースドライバへ入力される。そして、ソースドライバにて各階調補正基準電圧が何分割化して使用される。
【００２３】
電圧生成回路５２、５３は、それぞれ第２および第３の階調特性に対応するものであり、出力段の直列回路を構成する抵抗分割比が電圧生成回路５１とは異なっているが、その回路構成は電圧生成回路５１と同一である。
【００２４】
このように複数の電圧生成回路５１，５２，５３をそれぞれ同一電圧幅の範囲内で各階調レベル毎に予め決められた階調補正基準電圧値を発生するように構成することにより、複数の階調特性の中のどの階調特性が選択された場合でも、ソース線を介して各画素に供給される実効電圧が一定に保持されるので、階調特性を切り替えてもコントラストを一定に保つことが可能となる。
【００２５】
次に、図１のＴＦＴ液晶表示装置の制御動作について説明する。
ここでは、階調選択信号を、ＴＦＴ液晶表示装置をディスプレイモニタとして使用するパーソナルコンピュータなどの情報端末から出力する場合を例示する。パーソナルコンピュータなどの情報端末に内蔵された表示コントローラおよび電源回路より、入力端子１１に対して表示データ・制御信号・電源・ＧＮＤ・階調選択信号が入力されると、電圧回路１２にて作成された各種電源ならびに、タイミングコントローラ１４にて作成された各種信号がゲートドライバＩＣ１５とソースドライバＩＣ１６に出力され、ゲートドライバＩＣ１５とソースドライバＩＣ１６による駆動制御により、ＴＦＴ液晶パネル１７に画像が表示される。
【００２６】
この際、階調特性は階調選択信号にて選択され、その選択された階調特性に対応する階調補正基準電圧が階調電圧発生回路１３で作成され、それがソースドライバＩＣ１６へ出力される。コントロールＩＣ１４より１画素ごとに送られてきた表示データの階調レベルに対応する階調電圧が階調補正基準電圧を基にしてソースドライバＩＣ１６によって決定され、それがＴＦＴ液晶パネル１７のソース線駆動電圧として利用される。
【００２７】
以上のように、予め複数個の階調特性を用意しておき、それら階調特性をスイッチ等の外部入力やパーソナルコンピュータなどの情報端末からの信号によって選択することにより、ユーザが画像表示目的に最適な階調特性を選択して画像表示を行えるようになる。
【００２８】
図６には、階調特性選択機能を有するパーソナルコンピュータの構成例が示されている。
６１はＣＰＵであり、プログラム実行によりパーソナルコンピュータ全体の動作を制御する。６２は主記憶として使用されるＲＡＭであり、アプリケーションプログラムの格納および各種データの格納に用いられる。６３はＢＩＯＳ−ＲＯＭであり、パーソナルコンピュータの各種ハードウェア制御用のＢＩＯＳプログラムが内蔵されている。
【００２９】
６４はゲートアレイ（ＧＡ）からなるコントロールＩＣであり、ＢＩＯＳと電源マイコン７１間におけるデータの送受信のインタフェースの役割を果たす。６５は表示コントローラであり、ＴＦＴ液晶表示装置の表示を制御する。表示コントローラ６５は、ＴＦＴ液晶表示装置のみに画面表示を行うＬＣＤ表示モード、パーソナルコンピュータに接続可能な外部ＣＲＴモニタのみに画面表示を行うＣＲＴ表示モード、ＴＦＴ液晶表示装置と外部ＣＲＴモニタに同一画面を同時表示する同時表示モードを有しており、使用する表示モードは、ホットキーなどのキー入力や、ＢＩＯＳの環境設定等によって設定・変更することができる。
【００３０】
６６はキーボードコントローラ（ＫＢＣ）であり、キーボードとＢＩＯＳとの間のデータ送受信のインタフェースを制御する。６７は、電源回路部であり、システム内に電源を供給する。また電源部は電源マイコン７１を持つ。
【００３１】
１００は図１で説明したＴＦＴ液晶表示装置であり、階調選択信号を入力するための階調制御端子を持ち、入力された階調選択信号に応じて階調特性が変化するように構成されている。
【００３２】
６９はキーボードであり、ユーザからのキー入力をＫＢＣ６６に送信する。７０はＣ−ＭＯＳであり、ハードウェアのセットアップ状態を保持する。７１は電源マイコンであり、階調選択指示をＢＩＯＳ、コントロールＩＣ６４を介して、またはＫＢＣ６６、コントロールＩＣ６４を介して受け取り、それに応じて階調選択信号を発生する。
【００３３】
図７には、ホットキーによる表示モード切替処理の手順が示されている。
ここで、ホットキーとは、システム環境の設定／変更のために行う各種動作モード切り替え等をＣＰＵ６１に対して直接的に要求するためのキーであり、キーボード６９上の特定の幾つかのキーがそのホットキーとして割り当てられている。このホットキーが操作されると、ＣＰＵ６１への割り込み信号によってＢＩＯＳの表示モード変更処理ルーチンが呼び出され、実行される。このホットキー処理においては、通常のキーデータ送信の場合とは異なり、ＣＰＵ６１にＳＭＩなどの割り込み信号が発行され、これによってホットキーが押されたことがＣＰＵ６１に通知されるのである。
【００３４】
すなわち、図７（Ａ）に示すように、キーボード６９上に用意された表示モード切替のためのホットキーが押されると、まず、割り込み信号がＣＰＵ６１に送られて、ＢＩＯＳの表示モード変更処理ルーチンが呼び出される（ステップＳ２０１）。次いで、そのＢＩＯＳにより、表示コントローラ６５が制御されて表示モードの変更処理が行われる（ステップＳ２０２）。表示モードは図７（Ｂ）に示されているように、表示モード切替のためのホットキーが押される度にトグルし、ＬＣＤ表示モード、同時表示モード、ＣＲＴ表示モード、ＬＣＤ表示モードと変化する。
【００３５】
ＢＩＯＳは、このような表示モードの切り替え処理の指示に応じて図８の処理を実行する。
すなわち、まず、ホットキーによって指定された新たな表示モードを調べ、それが同時表示モードであるか、ＬＣＤ表示モードであるかを判別する（ステップＳ４０１，Ｓ４０４）。同時表示モードの場合には、電源マイコン７１に対して、ＣＲＴと同一階調特性をＴＦＴ液晶表示装置上で実現するための同時表示モード用の階調選択コマンドを送信し（ステップＳ４０２）、次いで表示コントローラ６５を同時表示モードに設定する（ステップＳ４０３）。階調選択コマンドに応じて、電源マイコン７１からは同時表示モード用の階調特性を選択するための階調選択信号が出力される。
【００３６】
一方、ＬＣＤ表示モーであれば、電源マイコン７１に対して、ＬＣＤの特性に最適な専用の階調特性をＴＦＴ液晶表示装置上で実現するためのＬＣＤ表示モード用の階調選択コマンドを送信し（ステップＳ４０５）、次いで表示コントローラ６５をＬＣＤ表示モードに設定する（ステップＳ４０６）。階調選択コマンドに応じて、電源マイコン７１からはＬＣＤ表示モード用の階調特性を選択するための階調選択信号が出力される。
【００３７】
また、表示モードがＣＲＴ表示モードであれば、表示コントローラ６５をＣＲＴ表示モードに設定する（ステップＳ４０７）。
以上のように、表示モードに連動して階調特性を切り替えることにより、ＬＣＤ表示モードの場合はＴＦＴらしい階調特性を自動設定でき、また同時表示モードの場合には、ＣＲＴの階調特性をＴＦＴ液晶表示装置に対して自動設定する事により、ＬＣＤに表示される画像とＣＲＴに表示される画像とを同一特性にすることが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶表示装置の階調電圧発生回路に予め複数の階調特性が用意されており、例えばユーザ操作可能なスイッチやこの液晶表示装置をディスプレイモニタとして使用するコンピュータからの選択信号に応じて使用する階調特性が選択される。これにより、複数の階調特性を選択的に使用して画面表示を行うことができ、表示画像や用途に応じて階調特性を切り替えることが可能となる。また、特にコンピュータの表示モードの切り替えに連動して階調特性を自動的に切り替えることができるので、液晶表示装置に画面表示する場合には、その液晶表示装置固有の視野角などを考慮した見やすい階調特性を使用し、またＣＲＴモニタと液晶表示装置の同時表示を行う場合には、ＣＲＴモニタで見たときと同一の階調が得られるような階調特性を使用するといった制御を自動的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す図。
【図２】同実施形態の液晶表示装置に用意された複数の階調特性を説明するための図。
【図３】同実施形態の液晶表示装置に設けられた階調電圧発生回路の基本構成を示す図。
【図４】同実施形態の液晶表示装置における階調特性選択動作を示す図。
【図５】同実施形態の液晶表示装置に設けられた階調電圧発生回路の具体的構成の一例を示す回路図。
【図６】同実施形態の液晶表示装置をディスプレイパネルとして使用したパーソナルコンピュータの構成を示す図。
【図７】図６のパーソナルコンピュータにおけるホットキーによる表示モード切替動作を説明するための図。
【図８】図６のパーソナルコンピュータにおいて表示モード切替動作と連動して自動実行される階調特性選択動作を説明するための図。
【符号の説明】
１１…入力端子
１２…電圧回路
１３…階調電圧発生回路
１４…タイミング・コントロールＩＣ
１５…ゲートドライバＩＣ
１６…ソースドライバＩＣ
１７…液晶パネル
１８…スイッチ
【図１】
0004028084.tif 000002
【図２】
0004028084.tif 000003
【図３】
0004028084.tif 000004
【図４】
0004028084.tif 000005
【図５】
0004028084.tif 000006
【図６】
0004028084.tif 000007
【図７】
0004028084.tif 000008
【図８】
0004028084.tif 000009