JP2002055657A - 映像表示装置 - Google Patents

映像表示装置

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JP2002055657A
JP2002055657A JP2000240500A JP2000240500A JP2002055657A JP 2002055657 A JP2002055657 A JP 2002055657A JP 2000240500 A JP2000240500 A JP 2000240500A JP 2000240500 A JP2000240500 A JP 2000240500A JP 2002055657 A JP2002055657 A JP 2002055657A
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light
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liquid crystal
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Akira Tagawa
晶 田川
Masaaki Kabe
正章 加邉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 映像画面の表示むらを低減する。 【解決手段】 バックライトが各表示フレーム内にて1
度ずつの点灯/消灯を行い、表示パネルに配置されたそ
れぞれの絵素の光変調状態を平均化させる駆動走査がバ
ックライトの消灯期間に行われ、その駆動走査の順番が
1つまたは複数の表示フレーム毎に逆方向になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示パネルの駆動
走査により表示パネル上の輝度分布を一様にする映像表
示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタを使用したTFT方式
とネマティック液晶を組み合わせた液晶表示装置は、2
0型の液晶テレビ等として商品化されている。しかし、
液晶表示装置が、表示装置の主流であるCRTと将来的
に置き換わるには、画質の点で幾つかの改善を検討する
必要がある。
【0003】最も重要な検討項目としては、液晶表示装
置の動画表示能力が、CRTに比較して劣っていること
である。現在、一般的に市販されている液晶表示装置で
は、静止画、比較的動きの小さい動画等に関しては、C
RTと同等な画像を提供することができる。ところが、
動きの大きい動画であるテレビのスポーツ中継等では、
液晶表示装置の表示は、CRTの表示と比較してかなり
相違がある。液晶表示装置において動きの大きい動画を
表示すると、画像が一様な輝度になるまで時間がかかる
ために、画像にぼけが生じ、明瞭な映像を得ることがで
きない。
【0004】近年、この液晶表示装置の画像のぼけの検
討が盛んに行われている。液晶表示装置に発生する画像
のぼけの原因は、表示光に対する液晶素子の時間応答速
度の遅さにのみ起因するものと考えられてきた。現在、
液晶表示装置に多く用いられているTN(ツイステッド
ネマティック)モードのネマティック液晶は、表示光に
対する時間応答速度が表示の1フレーム(一般的には1
/60秒)よりも遅いものが多く、このことより1フレ
ーム時間内において表示光に対する液晶自体の時間応答
が終了しないために、画像のぼけが発生する。ところ
が、表示光に対する液晶素子の時間応答速度が1フレー
ムの時間よりも短いパイセルモードの液晶を用いた場合
においても、画像のぼけは改善されるものの完全には解
消しない(例えば「パイセルを用いた新動画対応LC
D」、中村他、p99、Vol.3、EKISHO)。
したがって、液晶表示装置の画像のぼけは、表示光に対
する液晶素子の時間応答速度のみで改善されるものでは
ないことが明確になっている。現在のTFT-ネマティ
ック型液晶表示装置では動画表示において、画像のぼけ
が知覚されるために、画像のぼけを改善することは、重
要な検討項目となっている。
【0005】さらに、液晶表示装置の画像のぼけの原因
としては、CRTと液晶表示装置との表示方式の違いの
影響が非常に大きいことが指摘されている(「ホールド
型ディスプレイの表示方式と動画表示における画質」、
栗田、pl、平成10年液晶学会 第一回LCDフォー
ラム「LCDがCRTモニター市場に食い込むには−動
画表示の観点から−」予稿集)。液晶表示装置とCRT
との表示方式の違いおよびそれらの動画質への影響につ
いて説明する。CRTと液晶表示装置(LCD)とは、
それぞれ表示光に対する輝度の応答時間が異なってい
る。
【0006】図4(a)および(b)は、それぞれ表示光に
対するCRTおよび液晶表示装置(LCD)の輝度の時
間応答特性である。図4(a)は、表示光に対するCRT
の輝度が、時間に対して急峻に立ち上がるインパルス型
であることを示している。図4(b)は、表示光に対する
液晶表示装置の輝度が、時間に対して広く分布している
ホールド型であることを示している。図4(b)に示す液
晶表示装置(LCD)の輝度の時間応答特性は、液晶自
体が自発光を発するのではなく、液晶自体がバックライ
トの光を透過、遮断するシャッターとしてのみ機能して
いること、また、液晶の表示光に対する時間応答速度が
遅く、例えば、広く使用されているTN(ツイステッド
ネマティック)液晶の表示光に対する時間応答速度が1
5ms程度であるため、16.7msの1フィールド内
の全範囲を使って応答していることによるものである。
尚、説明上、応答時間も応答速度と同一の意味とする。
【0007】このように、液晶表示装置がホールド型表
示であるため、眼球運動において、動画像を知覚する上
で最も重要な随従運動(左右両眼がほほ同様に動物体に
対して滑らかに追従する動き)および視覚の時間積分効
果がほぼ完全であれば、観察者に知覚されるのは幾つか
の絵素の平均の明るさであるから、それぞれの異なる絵
素で表現されるそれぞれの個々の画像の内容は、観察者
には知覚することができない。動画像を知覚する随従運
動は、動き速度の増大と共にその眼球運動に占める割合
が低下するが、4〜5(度/秒)以内の角速度の動画の
動きであれば随従運動のみで追従できる。また、短時間
の動きに対する随従運動の最高速度は30(度/秒)の
角速度とされる。視覚の時間積分効果については、ある
程度以下の輝度であれば、数10ms以内の短時間内の
光刺激は、ほぼ完全に積分されて平均化されると考えら
れる。実際に、液晶表示装置に表示される多くの動画像
が、これらの角速度および輝度の値を満足するために、
前述のホールド型表示ではの動画ぼけが生じてしまう。
このような現象は、液晶表示装置ばかりでなく、バック
ライトの光を変調する光変調素子を用いる構成の表示装
置全般においても、同様の現象が生じる。
【0008】液晶表示装置において、動画ぼけを根本的
に解決するためには、表示光に対するCRTの輝度の時
間応答と同じインパルス型表示にする必要がある。これ
には、バックライトを現在の様に常時点灯させるのでは
なく、シャッターを用いて、見かけ上のインパルス型表
示と同様に発光させる方法、および、高速にフラッシン
グさせる方法が考えられる。しかし、いずれの場合にお
いても、表示光に対する液晶の輝度の応答時間が、イン
パルス型表示の発光時間内に収まらず、表示品位に問題
が生じる。
【0009】図5(a)は液晶(LCD)の透過光量の経時
変化を示したグラフであり、図5(b)は、バックライト
の点灯または発光時間を示すグラフである。図5(a)に
おいて、tは、TFTの走査線であるゲート1本を開く
ために必要な時間(ゲートON時間)であり、nは、走
査線(ゲートライン)の本数である。走査線n本の表示
装置であれば、全てのTFTをONするためには、t×
nの時間を必要とする。図5(a)内の実線で示す曲線
(1ライン目、Nライン目)は、液晶の透過光量のタイム
チャート(時間応答特性)であり、τrは駆動操作終了か
らバックライト点灯までのインターバル期間である。図
5(b)に示すように、最後のn本目の走査線であるゲー
トラインをONしてから、n本目の走査線であるゲート
ラインに対応した液晶が応答した後に、バックライトを
点灯あるいは発光させることにより表示光に対するCR
Tの輝度と同様なインパルス型表示を行うことができ
る。
【0010】インパルス型表示として有効なバックライ
トの発光期間比率(コンパクション比)は、1フィール
ド16.7msに対して25%が望ましいとされている
(「ホールド型ディスプレイの表示方式と動画表示にお
ける画質」、栗田、p1、平成10年液晶学会 第一回
LCDフォーラム「LCDがCRTモニター市場に食い
込むには−動画表示の観点から−」予稿集)。しかし、
発光期間比率を下げることは輝度の低下を伴うため、一
般的には50%以下とするのが現実的である。バックラ
イトの発光期間は、発光期間比率50%の場合では、約
8ms、発光期間比率25%の場合では、約4msとさ
れる。
【0011】図6(a)および(b)は、発光期間比率50
%の場合において、走査線の駆動走査およびバックライ
トの発光期間のタイムチャートをそれぞれ示す。図6
(a)の場合では、表示の1フレームは、16.7msで
あり、走査線の1本目からn本目までの駆動走査期間
(Td)が終了してからバックライトを点灯させるまで
に、1.2msのインターバル期間(τr)を設けてい
る。バックライトの発光期間(Tbl)は、発光期間比率
50%であるから8.3msである。表示光に対する液
晶の応答速度が現状では、15ms程度であることか
ら、このインターバル期間は長い方が良い。しかし、表
示の1フレームは、一般に16.7msと決まっている
ために、インターバル期間を長くとると、走査線の駆動
走査に必要な時間が短くなる。
【0012】走査線の駆動走査に必要な時間(Td)は、
表示装置の走査線の本数によって決定される。現在、T
FT−LCDのゲートON時間tは、20型の大型表示
装置が実現しているアモルファスシリコン(α一Si)
−TFTにおいて約10μs、大型化は困難であるが電
子移動度の高いポリシリコン(p−Si)−TFTにお
いて約3μsである。一画面の走査線の駆動走査に必要
な時間は、その走査線の本数をnとすると、α-Si−
TFT−LCDにおいてn×10μs、p-Si−TF
T−LCDにおいてn×3μsである。
【0013】ここで、走査線720本のプログレッシブ
駆動ハイビジョン放送を再現するには、表示装置の一画
面の駆動走査に必要な時間がα-Si−TFT−LCD
において7.2ms、p-Si−TFT−LCDにおい
て2.2msとなる。図6(b)に示すように、バックラ
イトの発光期間比率を50%(バックライト点灯期間を
8.3ms)とした場合、インターバル期間は、α-S
i−TFT−LCDにおいて約1.2ms、p-Si−
TFT−LCDにおいて約6.2msである。従来から
良く知られているTN液晶の表示光の応答速度は、立ち
上がり応答時間が前述した様に15ms程度であるため
に、バックライトシステムをインパルス型表示に変更し
た場合でも、前述のインターバル期間τr内でTN液晶
の表示光に対する応答が完了できない。
【0014】表示素子の表示光に対する応答速度が、前
述のインターバル期間τrよりも長くなるため、実際の
表示装置においては、表示のむらが生じる。図6(a)で
は、インターバル期間は1.2msであり、実際には、
1本目の走査線である走査線1に属する絵素は時刻t1
で駆動され、n本目の走査線である走査線nに属する絵
素は時刻tnで駆動される。このことは、絵素が駆動さ
れてから、バックライトが点灯するまでの時間は、走査
線1に属する絵素ではTd+τrであり、一方、走査線
nに属する絵素ではτrである。表示素子の表示光に対
する応答速度が、インターバル期間τrよりはるかに小
さければ、走査線1に属する絵素に対するバックライト
が点灯するまでの時間Td+τrとインターバル期間τ
rとの相違は問題とならないが、実際の液晶表示装置に
おいては、前述の通り、液晶の表示光に対する応答速度
はインターバル期間τrよりも長いために、走査線1に
属する絵素と走査線nに属する絵素とでは、透過光量が
同一ではなく、それぞれの絵素の見え方に差が生じる。
以下、図7を用いて、説明する。
【0015】図7(a)は、走査線上の絵素の駆動走査を
示すタイムチャート、図7(b)は、バックライトの点灯
のタイムチャート、図7(c)は、走査線1に属する絵素
Plxの光学応答に対するタイムチャート、図7(d)
は、走査線nに属する絵素Pnxの光学応答に対するタ
イムチャートである。絵素Plx、絵素Pnxともに、
着目しているフレームの前のフレームでは、黒表示を行
っており、引き続く2つのフレーム(第1フレームおよ
び第2フレーム)では、絵素Plxおよび絵素Pnxに
同じ階調を与えるための駆動電圧が印加されている(理
想的には、駆動電圧に対する絵素Plxの輝度および絵
素Pnxの輝度は等しい)。
【0016】図7(a)および(b)に示すように、絵素の
駆動走査は、第1フレーム、第2フレームおよび他の表
示フレームにおいても最初の走査線1に属する絵素から
最終の走査線nに属する絵素まで順次行う。バックライ
トの消灯/点灯のタイミングは、前述の各表示フレーム
において、絵素の駆動走査期間では、バックライトは消
灯状態であり、絵素の駆動走査期間終了後インターバル
期間を経て、表示フレームの終了時間までバックライト
は点灯状態となる。このバックライトの消灯/点灯のタ
イミングは、各表示フレームにおいて、繰り返される。
【0017】図7(c)および(d)に示すように、最初の
走査線1に属する絵素Plxは、第1フレームの時刻t
lに駆動電圧が印加され、一方、最終の走査線nに属す
る絵素Pnxは、第1フレームの時刻tnに駆動電圧が
印加される。第1フレームの駆動走査期間(t1〜tn)
およびインターバル期間(tn〜tbl)では、バックラ
イトは消灯されており、時刻tblにおいてバックライ
トが点灯される。そのため、人間の目には、図7(c)お
よび(d)の第1フレームにおいて斜線で示す部分が、絵
素PlxおよびPnxの表示輝度として認識される。
【0018】これらの図より明らかな通り、絵素Plx
およびPnxには、同じ階調を与える駆動電圧が印加さ
れているが、絵素Pnxの輝度は、絵素Plxの輝度よ
りかなり小さくなる。このことは、同じ中間調の表示を
行っているにも関わらず、最初の走査線1に属する絵素
P1xと、最後の走査線nに属する絵素Pnxとにおい
て表示のむらが生じることを意味する。これは、前述の
通り、液晶の表示光に対する応答速度が、インターバル
期間τrより長いことに起因する。引き続く、第2フレ
ームにおいても、図7(c)および(d)に示すように、最
初の走査線1に属する絵素Plxおよび最後の走査線n
に属するPnxの輝度の大小関係は変わらず、絵素Pn
xの輝度は絵素Plxの輝度より小さい(第2フレーム
の斜線で示す部分)。このことは、複数の表示フレーム
において、それぞれの絵素の輝度のむらが解消されない
ことを示す。
【0019】このように、液晶表示素子の表示光に対す
る応答速度が十分でないために、表示のむらを解決する
手段として、表示光に対する液晶の応答速度の高速化が
試みられている。
【0020】図8は、互いに平行に設けられたガラス基
板1および2の間に封入されているネマティック液晶の
電界応答特性を示す。ガラス基板1および2の相対する
基板面には、それぞれ透明のITO電極が形成されてい
る。ガラス基板1および2の間の円柱は、液晶分子3を
表し、液晶分子3の分子長軸方向は、ガラス基板1およ
び2と平行になっている。ネマティック液晶は、分子長
軸方向の誘電率(εp)と分子短軸方向の誘電率(εv)と
の誘電率の差である誘電異方性△εによってスイッチン
グし、ガラス基板1および2に対して垂直方向に印加さ
れる電界4をE(N/C)とすると、誘電異方性△εとの
間に発生する(1/2)△εE2の誘電エネルギーにより
トルクを生じて配向を変化させる。ネマティック液晶
は、△εが正の場合には、分子長軸が電界と一致するよ
うに配向を変化させ、△εが負の場合には、分子長軸が
電界と直交するように配向を変化させる。誘電エネルギ
ー(1/2)△εE2は、電界4の方向に依存しないスカ
ラー量であるため,電界4が交流であってもネマティッ
ク液晶は、一方向にのみ変化する。ネマティック液晶よ
り電界4を除去した後は、液晶の粘性緩和により初期配
向状態に復帰する。この場合、一般的に電界4の印加に
よる光学的な立ち上がり時間(τr)よりも、電界4の
除去後の光学的な立ち下がり時間(τd)は遅くなる。
【0021】図9は、互いに平行に設けられたガラス基
板1および2の間に封入されている強誘電性液晶の電界
応答特性を示す。ガラス基板1および2の相対する基板
面には、それぞれ透明のITO電極が形成されている。
ガラス基板1および2の間の円柱は液晶分子3を表し、
液晶分子3の分子長軸方向は、ガラス基板1および2と
平行になっている。強誘電性液晶は、液晶分子3の分子
長軸方向に対して垂直に生じる自発分極5を有してお
り、この自発分極5をPs(C/m2)とすると自発分極
5とガラス基板1および2に対して垂直方向に印加され
る電界4との内積エネルギーであるPs・Eによってス
イッチングを行い、自発分極5の方向が電界4の方向と
一致することにより、基板面内に平行な状態でスイッチ
ングするいわゆるインプレインスイッチングを行う。自
発分極5と電界4との内積エネルギーであるPs・E
は、電界4の方向に依存するベクトル量であるため、電
界4の方向によって光学的な立ち上がり時間(τr)お
よび光学的な立ち下がり時間(τd)を同様に高速で切
り替えることができる。
【0022】このように液晶の光学的応答速度の点では
非常に有利な強誘電性液晶であるが、ネマティック液晶
には無い多数の特有の問題がある。まず、強誘電性液晶
は、スメクティック液晶であり、ネマティック液晶に比
較すると結晶に近く分子配列に層構造が存在するため
に、強誘電性液晶は、広い面積に渡って均一に配向させ
ることが難しい。また、強誘電性液晶は、層構造が機械
的衝撃で乱れやすく、配向が不均一になるため信頼性の
面で問題がある。この点については、強誘電性液晶を用
いた表示装置内に壁状構造物を形成して基板を強固に固
定することで、耐衝撃性を解決することはできるが
(「17”Video−Rate Full Color
FLCD」、N.Itoh等、Proc.of The
Fifth International Disp1
ay Workshops、p205(1998))、
壁を形成することで更に配向性が難しくなる。また、強
誘電性液晶は、自発分極を有しているために、表示信号
を入力してスイッチングさせないと自発分極が一方向に
向いたままとなり、長時間この状態が続くと、強誘電性
液晶と配向膜の界面で電荷が蓄積され、焼き付き現象が
起こるという問題もある。
【0023】さらに、強誘電性液晶は、その特性を充分
引き出すために、1.5μm〜2.0μmという薄いセ
ル厚構造にする必要がある。通常のネマティック液晶を
用いた場合は4.0μm程度のセル厚である。このため
セルの容量値が通常のネマティック液晶よりも大きくな
り、必要時間内でのTFTによる絵素への電荷充電量が
少なくなりスイッチングが不十分になる恐れがある。こ
の問題を解決するためには、TFTの充電能力を向上さ
せれば良いが、TFTの大幅な構造変更となり、製造の
困難さを高めコスト面から好ましくない。
【0024】このような理由から、従来から使用されて
いるネマティック液晶の光学的応答速度を向上させよう
とする研究が盛んに行われている。実際には、現在主流
で用いられており良く知られているTN(ツイステッド
ネマティック)配向とは別の配向状態を用いて光学的応
答速度を向上させようという研究が行われている。例え
ば、ベンドセルあるいはパイセルと言われる配向状態を
用いてネマティッック液晶を高速応答化する研究が知ら
れている(「Wideviewing Angle d
isplay mode for active ma
trix LCDusing bend alignm
ent liquid crystalcell」T.
Miyashita等、Conference Pro
ceedings of The13th Inter
nationl DisplayResearch C
onferencee(EuroDisplay’9
3)、p149(1993))。
【0025】ベンド配向セルでは、従来、15ms程度
であるTN配向セルの光学的な立ち上がり応答時間が、
2ms程度まで短縮できると報告されている。この高速
応答化は、液晶の応答によってセル内に生じる液晶の流
れ(フロー)をコントロールすることで達成されている
(「OCB液晶の高速応答特性を利用したフィールドシ
ーケンシャルフルカラー液晶ディスプレイ」、宮下等、
p7、平成10年 液晶学会 第一回LCDフォーラム
「LCDがCRTモニター市場に食い込むには−動画表
示の観点から−」予稿集)。この液晶の流れ(フロー)
は、TN配向のように捻じれた配向状態では非常に大き
く、液晶の光学的応答速度が遅い大きな原因になってい
る。捻れていない垂直配向と水平配向とにスイッチング
するだけでも、ベンドセルと同様に光学的立ち上がり応
答速度を速くできる可能性がある。ただし、これらの液
晶の流れ(フロー)を低減する方式でも、誘電異方性を利
用している点は、従来のネマティック液晶と同様であ
り、電界印加による光学的立ち上がり応答速度は高速で
優れているが、電界を除去した光学的立ち下がり応答速
度が遅い点は従来と同様である。
【0026】以上のように、現在報告されている、従来
のTN配向とは別の配向を用いてネマティック液晶の応
答速度を改善する方法では、光学的立ち上がり応答時間
および光学的立ち下がり応答時間ともに満足な高速応答
化は難しい。強誘電性液晶は、高速応答性では優れてい
るが、前述の通り、特有の問題点を多く抱えている。
【0027】また、バックライトを表示パネルの全面点
灯/全面消灯するのではなく、図10(b)に示すよう
に、例えば最初の走査線1〜最後の走査線nを均等に分
割して、分割されたブロック毎の走査線のみに点灯/消
灯できるようにバックライトを分割すれば、図10(a)
に示す絵素の駆動走査が第1フレーム、第2フレームお
よび他の表示フレームにおいて最初の走査線1に属する
絵素から最後の走査線nに属する絵素へ順次行なわれて
も、最後の走査線n近傍の絵素に対して駆動走査終了後
からバックライト点灯までのインターバル期間を長くす
ることがでぎる。これにより、最初の走査線1近傍の絵
素と最後の走査線n近傍の絵素との輝度の差を小さくす
ることができる。しかしながら、バックライトを分割し
てブロック化するとともに、バックライトを順次に走査
して点灯/消灯を繰り返すのであるから、バックライト
の点灯/消灯のために別途、駆動回路が必要となる。ま
た、隣接ブロックヘの光の漏れを完全に防ぐことは難し
く、現時点で実用的な手段ではない。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、液晶
表示装置の画像改善のための検討は、多数行われてお
り、例えば、特開昭62−156623号公報には、ア
クティブマトリクス型の液晶表示装置において、所定期
間毎に走査線の走査方向を切り替えて、液晶印加電圧の
違いを補正する構成が開示されている。
【0029】また、特開平5−265403号公報に
は、カラーシーケンシャル方式(赤色光、緑色光、青色
光を時分割で発光するようにする光源を用いる)におい
て、カラー光源の発光色を切り替える際に画面を全面消
去するとともに、1フレーム毎に走査方向を切り替える
ように駆動、制御する方法が開示されている。
【0030】特開平5−303076号公報には、強誘
電性液晶に特有の「半選択状態によるフリッカ」を防止
するために、駆動走査の方向を任意の時間で逆方向に反
転する構成が開示されている。
【0031】特開平11−84343号公報には、光走
査型の空間光変調器(SLM)において、駆動走査を光
スキャンで行い光走査の方向を1又は複数フレーム毎に
逆転させる構成が開示されている。
【0032】特開平11−237606号公報には、駆
動走査の間、光源光が点灯されている液晶表示装置にお
いて、第1フィールドでは走査線を順次走査した後に一
斉にリセットを行い、続く第2フィールドでは、第1フ
ィールドでの走査順と逆に走査した後に一斉にリセット
する駆動法が開示されている。
【0033】しかし、これらのいずれの構成において
も、バックライト等の光源の点灯/消灯を行うことによ
る画像のぼけの改善について何ら言及されていない。
【0034】また、バックライトを点灯/消灯すること
により動画ぼけを改善する構成の映像表示装置において
は、表示素子の表示光に対する応答速度が十分速くない
場合には、表示のむらが生じる。このことは、個々の絵
素が駆動電圧を印加されて光変調状態となる書込みのた
めの駆動走査を受けてから、バックライトが点灯するま
での期間が、絵素により異なること、および、バックラ
イトが点灯するまでの期間が各絵素毎に常に固定されて
いることに起因する。
【0035】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、その目的は、表示素子の表示光に対する応答速
度不足により生じる画面の表示むらを生じない映像表示
装置を提供することにある。
【0036】
【課題を解決するための手段】本発明の映像表示装置
は、光の透過状態または反射状態を変調させる絵素が配
置された表示部と、該表示部に配置された絵素の光変調
状態を表示フレーム毎に順次変化させるように駆動走査
を行う駆動部と、該表示部に光を入射させる光入射部と
を有する映像表示装置であって、該光入射部が表示フレ
ーム内にて1度ずつの点灯/消灯を行い、該表示部に配
置された絵素の駆動走査が表示フレーム内における該光
入射部の消灯期間に行われるとともに、その駆動走査の
順番が1つまたは複数の表示フレーム毎に逆方向になる
ことを特徴とする。
【0037】前記絵素の駆動走査の順番が連続する1表
示フレーム毎に逆方向になる。
【0038】前記絵素の駆動走査が1本の走査線上の絵
素毎に順次に行われる。
【0039】前記1つの表示フレームは、連続する2つ
の期間を有しており、第1の期間では、前記表示部に配
置される絵素の光変調状態を書込む駆動走査が行われ、
かつ前記光入射部が消灯され、引き続く第2の期間で
は、該表示部の絵素の駆動走査が行われることなく、該
光入射部が点灯される。
【0040】前記表示フレームのフレーム期間が約1/
60秒である。
【0041】前記1つの表示フレーム内において、前記
光入射部の点灯期間が、1フレーム期間の50%以下で
ある。
【0042】前記表示部に配置されている絵素の駆動走
査が行われる前に、すべての絵素の光変調状態が所定の
状態にリセットされる。
【0043】前記表示フレームの第1の期間に、すべて
の絵素の光変調状態を所定の状態にリセットされる。
【0044】前記表示部に配置されている絵素が液晶素
子によって構成されている。
【0045】前記表示部に配置されている絵素が能動素
子によりその光変調状態が制御される。
【0046】前記光入射部からの発光が、冷陰極管によ
る発光である。
【0047】前記光入射部からの発光が、エレクトロル
ミネッセント素子による発光である。
【0048】前記光入射部からの発光が、発光ダイオー
ド素子による発光である。
【0049】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
【0050】画面の表示のむらを抑制するには、表示パ
ネル内のそれぞれの絵素が駆動走査を受けてから、バッ
クライトが点灯するまでの期間を、各フレーム毎に変更
し、表示パネル内においてバックライトが点灯するまで
の期間を平均化することが必要である。そのためには、
表示パネル内のそれぞれの絵素の光変調状態がほぼ同じ
になるように、連続する2つの表示フレーム間におい
て、順次駆動走査させる絵素の順番を相互に反対方向と
なるようにすれば良い。
【0051】図1は、本発明の映像表示装置に用いられ
ている各絵素の駆動シーケンスを説明するタイムチャー
トである。図1(a)は、第1フレームおよび第2フレー
ムにおける走査ライン上の絵素の駆動走査を示すタイム
チャート、図1(b)は、バックライトの消灯/点灯を示
すタイムチャート、図1(c)は、最初の走査線1に属す
る絵素P1xに対するタイムチャート、図1(d)は、最
後の走査線nに属する絵素Pnxの光学応答に対するタ
イムチャートである。
【0052】バックライトの消灯/点灯タイミングは、
図1(b)に示すように、第1フレーム、第2フレームお
よび他の各表示フレームにおいて、各走査線上のそれぞ
れの絵素に駆動電圧を印加する駆動走査期間(t1〜t
n)では、バックライトは消灯状態であり、各走査線上
のそれぞれの絵素に駆動電圧を印加する駆動走査期間終
了後、インターバル期間(tn〜tbl)を経て、第1フ
レーム、第2フレームおよび他の各表示フレームの終了
時間までバックライトは点灯状態となる。このバックラ
イトの消灯/点灯のタイミングは、各々の表示フレーム
において、繰り返される。
【0053】図1(a)では、最初の走査線1から最後の
走査線nまでのそれぞれの絵素の光変調状態をほぼ同じ
にするために、それぞれの絵素を順次駆動走査する順番
が第1フレームおよび第2フレームの連続する2つの表
示フレーム間で相互に逆方向になっている。すなわち、
第1フレームでは、最初の走査線1から順次走査線2、
3、・・・、(n−1)、nへと順次駆動電圧が印加さ
れ、それぞれの走査線上の絵素を駆動走査している。こ
れに対して、第2フレームでは、第1フレームとは逆方
向に、各走査線に対して駆動電圧が印加され、最後の走
査線nから順次走査線(n−1)、(n−2)、・・
・、1の走査線上の絵素を駆動走査している。
【0054】第1フレームおよび第2フレームにおいて
走査線1〜nの走査順を相互に逆方向にすることによっ
て、それぞれの絵素が、駆動電圧を印加された光学的応
答状態の開始からバックライト点灯までの待ち時間は、
第1フレームと第2フレームとを通して平均化される。
例えば、図1(c)および(d)に示すように、第1フレー
ムでは、走査線1に属する絵素P1xの駆動走査からバ
ックライト点灯までの待ち時間はτ1であり、走査線n
に属する絵素Pnxの駆動走査からバックライト点灯ま
での待ち時間はτnである。さらに、第2フレームで
は、走査線1に属する絵素P1xの駆動走査からバック
ライト点灯までの待ち時間はτn、走査線nに属する絵
素Pnxの駆動走査からバックライト点灯までの待ち時
間はτ1となり、待ち時間が入れ替わる。第1フレーム
から第2フレームへと各走査線上のそれぞれの絵素の駆
動走査が推移すると、走査線1に属する絵素P1xの第
1フレームから第2フレームへの待ち時間はτ1+τ
n、走査線nに属する絵素Pnxの第1フレームから第
2フレームへの待ち時間はτn+τ1となり、走査線1
に属する絵素P1xおよび走査線nに属する絵素Pnx
の駆動走査からバックライト点灯までの待ち時間は等し
くなる。これにより、各走査線上のそれぞれの絵素の光
変調状態がほぼ平均化される。したがって、絵素P1x
および絵素Pnxのバックライト点灯時の光変調状態で
の輝度は、前述した走査線上の絵素に対する駆動走査が
各々の表示フレームにおいて、繰り返されることによっ
て平均化される。
【0055】また、走査線上の絵素に対する駆動走査
は、連続する2つの表示フレーム(例えば第1〜第2)に
おいて、走査線1に属する絵素から走査線nに属する絵
素に向かって、順次駆動走査を行い、これに続く連続す
る2つの表示フレーム(例えば第3〜第4)においては、
先の連続する2つの表示フレーム(例えば第1〜第2)と
は逆方向の走査線nに属する絵素から走査線1に属する
絵素に向かって、順次駆動走査を行っても、前述した各
走査線上のそれぞれの絵素の光変調状態がほぼ平均化さ
れる効果を得ることができる。
【0056】各走査線上のそれぞれの絵素の駆動走査
は、絵素1つ毎に順次行っても良いが、液晶表示装置で
多く用いられているように、走査線毎に順次行っても良
い。
【0057】バックライト点灯時において各絵素に駆動
電圧を印加する駆動走査の一部または全部を行うこと
は、その駆動走査の前後にて連続する2つの表示フレー
ムの表示情報が混在することになり、画質の劣化を招く
おそれがある。このために、前述したように、各走査線
上のそれぞれの絵素に駆動電圧を印加する駆動走査は、
バックライト消灯時において行い、バックライトの点灯
は、各絵素に駆動電圧を印加する駆動走査終了後に行う
ことがより好ましい。
【0058】表示フレームが走査される周期は、バック
ライトの点灯が人間の目に対してフリッカとして現れる
ことがあるために、約1/60秒以下であることが好ま
しい。
【0059】バックライトの点灯される期間は、表示の
1フレームにおいて、動画ぼけ改善の観点から、発光期
間比率50%以下、より好ましくは、25%以下が望ま
しい。
【0060】また、各走査線上のそれぞれの絵素の光変
調状態を平均化させるために、各走査線上のそれぞれの
絵素を順次駆動走査する前に、すべての絵素の光変調を
所定の状態にリセットするための駆動走査が行われても
良い。
【0061】図2(a)は、第1フレームおよび第2フレ
ームにおける走査線上の絵素に駆動電圧を印加する駆動
走査の前に、すべての絵素の光変調状態をリセットする
駆動走査(リセット走査)を行う場合のタイムチャートを
示す。第1フレームおよび第2フレームにおいて走査ラ
イン上のすべての絵素は、最初の走査線1に属する絵素
から最後の走査線nに属する絵素の順番にて、リセット
走査が行われる。リセット走査期間(t1〜tn)終了
後、第1フレームでは最初の走査線1に属する絵素から
最後の走査線nに属する絵素の順番にて、各走査線上の
それぞれの絵素に駆動電圧を印加する駆動走査が行われ
る。駆動走査期間(tn〜tbl)終了後に、図2(b)に
示すように、バックライトが点灯される。また、リセッ
ト走査期間(t1〜tn)終了後、第2フレームでは第1
フレームとは逆方向に走査線nに属する絵素から走査線
1に属する絵素の順番にて、各走査線上のそれぞれの絵
素に駆動電圧を印加する駆動走査が行われる。そして、
駆動走査期間(tn〜tbl)終了後に、図2(b)に示す
ように、バックライトが点灯される。
【0062】図3(a)は、走査線上の絵素に駆動電圧を
印加する駆動走査の前に、すべての絵素の光変調状態を
リセットする駆動走査(リセット走査)を行い、また、各
走査線上のそれぞれの絵素の駆動走査およびリセット走
査を同じ順番にて行い、さらに、第1フレームと第2フ
レームとで各走査線上のそれぞれの絵素の駆動走査およ
びリセット走査の順番が逆になる場合のタイムチャート
を示す。第1フレームでは走査線上のすべての絵素は、
最初の走査線1に属する絵素から最後の走査線nに属す
る絵素の順番にて、リセット走査が行われる。リセット
走査期間(t1〜tn)終了後、最初の走査線1に属する
絵素から最後の走査線nに属する絵素の順番にて、各走
査線上のそれぞれの絵素に駆動電圧を印加する駆動走査
が行われる。駆動走査期間(tn〜tbl)終了後に、図
3(b)に示すように、バックライトが点灯される。ま
た、第2フレームでは、第1フレームとは逆に、走査ラ
イン上のすべての絵素は、走査線nに属する絵素から走
査線1に属する絵素の順番にて、リセット走査が行われ
る。リセット走査期間(t1〜tn)終了後、走査線nに
属する絵素から走査線1に属する絵素の順番にて、各走
査線上のそれぞれの絵素に駆動電圧を印加する駆動走査
が行われる。駆動走査期間(tn〜tbl)終了後に、図
3(b)に示すように、バックライトが点灯される。
【0063】図2および図3の場合、すべての絵素の光
変調状態が初期状態にリセットされるため、光変調状態
を平均化させるための駆動走査により、安定的に中間調
が実現される。
【0064】前述した絵素としては、光変調可能な素子
であればよく、例えば、液晶表示素子や、物理的な光シ
ャッターを使用しても良い。また、特に中間調を安定に
表示させるためには、絵素にアクティブ素子(薄膜トラ
ンジスタ、薄膜ダイオード等)を付与することが好まし
い。
【0065】バックライトは、点灯/消灯が任意に行え
る発光素子を用いる必要があり、そのような発光素子と
しては、例えば、冷陰極管やエレクトロルミネッセント
素子、発光ダイオード等が使用される。
【0066】次に、実際に作製した3種類の液晶表示装
置について説明する。3種類の液晶表示装置は、それぞ
れ対角10.4インチVGAのTFT型液晶表示パネル
と、冷陰極管型のバックライト部とを有している。
【0067】第1の液晶表示装置の液晶表示パネルは、
液晶部分のセル厚が約4μmであり、TN型液晶が注入
されている。TFTのゲートON時間の関係から、表示
パネル内の1/4のエリアのみ、絵素に電圧を印加して
駆動させて映像の表示を行う。絵素の駆動方法は、プロ
グレッシブ駆動とする。
【0068】その表示パネル(Aとする)に対して、図1
に示すような絵素を駆動走査する順番が連続する2つの
表示フレーム間で反対になる駆動シーケンスにより駆動
走査を行い、絵素のプログレッシブ駆動およびバックラ
イトの点灯/消灯をさせて、動画映像を表示した。表示
エリアの駆動走査に要する時間は約7.2msであり、
バックライトの点灯期間は8.3msとする。
【0069】比較のために表示パネル(Bとする)に対し
て、図7に示すような従来の駆動シーケンスにより駆動
走査を行い、絵素のプログレッシブ駆動およびバックラ
イトの点灯/消灯をさせて、動画映像を表示した。
【0070】表示パネルAおよびBの表示エリアの駆動
走査による動画映像の表示は、どちらもバックライトの
点灯/消灯による動画面の動きぼけの改善が見られる
が、表示パネルAとBとの動画映像を比較すると、パネ
ル面内の表示均一性は、表示パネルAの方が良好であ
る。
【0071】第2の液晶表示装置の液晶表示パネルは、
液晶部分のセル厚が約4μmで、TN型液晶が注入され
ている。TFTのゲートON時間の関係から、表示パネ
ル内の200本の走査線のみ駆動走査し、映像の表示を
行う。絵素の駆動方法は、プログレッシブ駆動とする。
【0072】その表示パネル(Aとする)に対して、図2
に示すような絵素の光変調状態のリセット走査を行う駆
動シークエンスにより駆動走査を行い、絵素のプログレ
ッシブ駆動およびバックライトの点灯/消灯をさせて、
動画映像を表示した。表示エリアの駆動走査に要する時
間は、リセット走査、駆動走査ともに約6msあり、バ
ックライトの点灯期間は4msとする。
【0073】比較のために表示パネル(Bとする)に対し
て、図7に示すような従来の駆動シーケンスにより駆動
走査を行い、絵素のプログレッシブ駆動およびバックラ
イトの点灯/消灯をさせて、動画映像を表示した。
【0074】表示パネルAおよびBの表示エリアの駆動
走査による動画映像の表示は、どちらもバックライトの
点灯/消灯による動画面の動きぼけの改善がみられる
が、表示パネルAとBとの動画映像を比較すると、パネ
ル面内の表示均一性は、表示パネルAの方が良好であ
る。
【0075】第3の液晶表示装置の液晶表示パネルは、
液晶部分のセル厚は約4μmで、TN型液晶が注入され
ている。TFTのゲートON時間の関係から、表示パネ
ル内の200本の走査線のみ駆動走査し、映像の表示を
行う。絵素の駆動方法は、プログレッシブ駆動とする。
【0076】その表示パネル(Aとする)に対して、図3
に示すような絵素の光変調状態のリセット走査する順番
が連続する2つの表示フレーム間で反対になる駆動シー
ケンスにより駆動走査を行い、絵素のプログレッシブ駆
動およびバックライトの点灯/消灯をさせて、動画映像
を表示した。表示エリアの駆動走査に要する時間は、リ
セット走査、駆動走査ともに約6msであり、バックラ
イトの点灯期間は4msとする。
【0077】比較のために表示パネル(Bとする)に対し
て、図7に示すような従来の駆動シーケンスにより駆動
走査を行い、絵素のプログレッシブ駆動およびバックラ
イトの点灯/消灯をさせて、動画映像を表示した。
【0078】表示パネルAおよびBの表示エリアの駆動
走査による動画画像の表示は、どちらもバックライトの
点灯/消灯による動画面の動きぼけの改善が見られる
が、表示パネルAとBとの動画映像を比較すると、パネ
ル面内の表示均一性は、表示パネルAの方が良好であ
る。
【0079】
【発明の効果】以上より、本発明の映像表示装置は、バ
ックライトが各表示フレーム内にて1度ずつの点灯/消
灯を行い、表示パネルに配置されたそれぞれの絵素の光
変調状態を平均化させる駆動走査がバックライトの消灯
期間に行われるとともに、その駆動走査の順番が1つま
たは複数の表示フレーム毎に逆方向になるような駆動シ
ーケンスになっているために、各走査線上のそれぞれの
絵素の光変調状態がほぼ平均化され、画面の表示むらを
より少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)、(b)、(c)、(d)は、本発明の映像表示
装置における各絵素の駆動シーケンスを説明しており、
(a)は絵素の駆動走査のタイムチャート、(b)はバック
ライトの消灯/点灯を示すタイムチャート、(c)および
(d)は、それぞれ1本目の走査線の絵素P1xおよびn
本目の走査線の絵素Pnxの光学応答に対するタイムチ
ャートである。
【図2】(a)、(b)は本発明の映像表示装置における各
絵素の駆動シーケンスの他の例示しており、(a)は絵素
の駆動走査の前に絵素の光変調状態のリセット走査を行
う場合のタイムチャート、(b)はバックライトの消灯/
点灯タイミングを示すタイムチャートである。
【図3】(a)、(b)は本発明の映像表示装置における各
絵素の駆動シーケンスのさらに他の例示しており、(a)
は絵素の駆動走査の前に絵素の光変調状態のリセット走
査を行う場合のタイムチャート、(b)はバックライトの
消灯/点灯タイミングを示すタイムチャートである。
【図4】(a)は、表示光に対するCRTの輝度の時間応
答特性、(b)は、表示光に対する液晶表示装置(LCD)
の輝度の時間応答特性である。
【図5】(a)は、液晶の透過光量のタイムチャートであ
る。(b)は、バックライトの発光量のタイムチャートで
ある。
【図6】(a)は、走査ライン上の絵素の駆動走査のタイ
ムチャートである。(b)は、バックライトの発光期間の
タイムチャートである。
【図7】(a)、(b)、(c)、(d)は、従来の映像表示装
置における各絵素の駆動シーケンスを説明しており、
(a)は絵素の駆動走査のタイムチャート、(b)はバック
ライトの消灯/点灯を示すタイムチャート、(c)および
(d)は、それぞれ1本目の走査線の絵素P1xおよびn
本目の走査線の絵素Pnxの光学応答に対するタイムチ
ャートである。
【図8】ネマティック液晶の電界応答特性(立ち上がり
応答および立ち下がり応答)を示す図である。
【図9】強誘電性液晶の電界応答特性(立ち上がり応答
および立ち下がり応答)を示す図である。
【図10】(a)は、走査ライン上の絵素の駆動走査のタ
イムチャートである。(b)は、バックライトの発光部分
を分割して、消灯/点灯を行うタイムチャートである。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 ガラス基板 3 液晶分子 4 電界 5 自発分極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09G 3/34 H04N 5/66 102B H04N 5/66 102 G02F 1/1335 530 Fターム(参考) 2H091 FA42Z FA44Z FA45Z LA18 2H093 NA33 NA43 NA46 NC42 NC44 ND03 ND09 5C006 AA01 AF44 BA12 BB12 BB16 BB29 EA01 FA22 FA29 5C058 AA06 AB03 BA06 BA29 BB17 5C080 AA06 AA07 AA10 AA18 DD05 EE19 FF11 JJ04 JJ05

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光の透過状態または反射状態を変調させ
    る絵素が配置された表示部と、該表示部に配置された絵
    素の光変調状態を表示フレーム毎に順次変化させるよう
    に駆動走査を行う駆動部と、該表示部に光を入射させる
    光入射部とを有する映像表示装置であって、 該光入射部が表示フレーム内にて1度ずつの点灯/消灯
    を行い、該表示部に配置された絵素の駆動走査が表示フ
    レーム内における該光入射部の消灯期間に行われるとと
    もに、その駆動走査の順番が1つまたは複数の表示フレ
    ーム毎に逆方向になることを特徴とする映像表示装置。
  2. 【請求項2】 前記絵素の駆動走査の順番が連続する1
    表示フレーム毎に逆方向になる請求項1に記載の映像表
    示装置。
  3. 【請求項3】 前記絵素の駆動走査が1本の走査線上の
    絵素毎に順次に行われる請求項1または請求項2に記載
    の映像表示装置。
  4. 【請求項4】 前記1つの表示フレームは、連続する2
    つの期間を有しており、第1の期間では、前記表示部に
    配置される絵素の光変調状態を書込む駆動走査が行わ
    れ、かつ前記光入射部が消灯され、引き続く第2の期間
    では、該表示部の絵素の駆動走査が行われることなく、
    該光入射部が点灯される請求項1〜請求項3のいずれか
    に記載の映像表示装置。
  5. 【請求項5】 前記表示フレームのフレーム期間が約1
    /60秒である請求項1〜請求項4のいずれかに記載の
    映像表示装置。
  6. 【請求項6】 前記1つの表示フレーム内において、前
    記光入射部の点灯期間が、1フレーム期間の50%以下
    である請求項1〜請求項5のいずれかに記載の映像表示
    装置。
  7. 【請求項7】 前記表示部に配置されている絵素の駆動
    走査が行われる前に、すべての絵素の光変調状態が所定
    の状態にリセットされる請求項1〜請求項6のいずれか
    に記載の映像表示装置。
  8. 【請求項8】 前記表示フレームの第1の期間に、すべ
    ての絵素の光変調状態を所定の状態にリセットされる請
    求項4に記載の映像表示装置。
  9. 【請求項9】 前記表示部に配置されている絵素が液晶
    素子によって構成されている請求項1〜請求項8のいず
    れかに記載の映像表示装置。
  10. 【請求項10】 前記表示部に配置されている絵素が能
    動素子によりその光変調状態が制御される請求項1〜請
    求項8のいずれかに記載の映像表示装置。
  11. 【請求項11】 前記光入射部からの発光が、冷陰極管
    による発光である請求項1〜請求項10のいずれかに記
    載の映像表示装置。
  12. 【請求項12】 前記光入射部からの発光が、エレクト
    ロルミネッセント素子による発光である請求項1〜請求
    項10のいずれかに記載の映像表示装置。
  13. 【請求項13】 前記光入射部からの発光が、発光ダイ
    オード素子による発光である請求項1〜請求項10のい
    ずれかに記載の映像表示装置。
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