JP2004318072A - 表示用の黒画像挿入方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶ディスプレイに黒画像を挿入する上での問題を改善する、表示用の黒画像挿入方法および装置を提供すること。
【解決手段】黒画像の挿入を制御するために、黒画像トランジスタと黒画像ラインが、液晶ピクセル回路中に加えられる。さらに、２つの信号を個別に送ることのできるゲートドライバＩＣを使用してスイッチングトランジスタと黒画像トランジスタを切り換えるとともに、２つの信号間には時間オフセットがある。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、液晶ディスプレイに関する。より具体的には、本発明は表示用の黒画像挿入方法と装置に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、その他の従来型のディスプレイに対して、高表示品質、小占有空間、軽量、低駆動電圧および低電力消費を含む多くの利点を有する。それゆえに、ＬＣＤは小型携帯テレビジョン、移動電話、ビデオレコーダ、ノートブックコンピュータ、デスクトップモニタ、プロジェクタテレビジョン、その他において広範に使用されている。したがって、ＬＣＤは、主流ディスプレイユニットとして、従来型の陰極線管（ＣＲＴ）を徐々に代替してきた。特に、市場は主としてＴＦＴ‐ＬＣＤによって占有されているが、これはＴＦＴ−ＬＣＤの高表示品質と低消費電力によるものである。

図１Ａは従来型の液晶ピクセル１００の回路図である。走査ライン１０２は、イネーブルパルスによってスイッチングトランジスタ１１２を周期的に切り換える。スイッチングトランジスタ１１２がオンになっていると、データライン１０４が、スイッチングトランジスタ１１２を介してピクセルセル１１４にデータを書き込む。ピクセルセル１１４の第１の電極は、スイッチングトランジスタ１１２に接続されており、ピクセルセル１１４の第２の電極は共通電圧（Ｖ_ｃｏｍ）に接続されている。この共通電圧は、共通ライン１０６の電圧と等しい。

この回路はさらに、ストレージキャパシタ１１６を有する。ストレージキャパシタ１１６の一方の電極はスイッチングトランジスタ１１２に接続され、ストレージキャパシタ１１６の他方の電極は共通ライン１０６に接続されている。ストレージキャパシタ１１６内に貯蔵された電荷は、ピクセルセル１１４の漏洩電流を補償するのに使用され、液晶ピクセル全体１００の電圧を安定に保つ。
トランジスタ１１２を切り換えるイネーブルパルスは、一般に図１Ｂに示すゲートドライバＩＣ１２０によって生成される。ゲートドライバＩＣ１２０は、液晶ディスプレイのｎ本の走査ラインに接続されたｎ個のゲートピン１２２（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ）を有し、ｎ本の走査ライン１０２にそれぞれ結合されたｎ個のスイッチングトランジスタを順次切り換える。

一般的に、製造業者は、液晶ディスプレイの視覚効果を改良するためにいくつかの技術を使用する。液晶ディスプレイによって表示される輝度（brightness）は、全フレーム時間中は同一に保たれるために、液晶ディスプレイによって表示される色彩の変化は鮮明（sharp）ではない。この問題を改善するための一つの技術は、隣接する２つのフレーム間に黒画像を挿入する方法であり、これによって連続するフレームによって表示される色彩の変化がより明瞭（clear）になり、液晶ディスプレイが鮮明になる。
隣接する２つのフレームに黒画像を挿入するには、ピクセルデータを送る役割をするデータドライバＩＣの周波数を倍増する必要がある。高周波データドライバＩＣは、製造が困難であるだけでなく、ピクセルデータを液晶ピクセルに送るのに十分な時間がないという問題もある。

黒画像を挿入するための従来式の方法は、日本ＩＢＭ社刊行の「広視野角動画ＬＣＤ」、ＳＩＤ’９８（IBM Japan, "A Novel Wide-Viewing-Angle Motion-Picture LCD", SID'98）に記載されており、これを図２Ａに示してある。液晶ディスプレイ２００は、上部スクリーン２０２と下部スクリーン２０４とに分割されている。この２つのスクリーンは、それぞれデータドライバＩＣ２１２および２１４からピクセルデータを受け取り、ゲートドライバＩＣ２１６が、上部スクリーン２０２と下部スクリーン２０４の受取順序を制御する。

日本ＩＢＭによって刊行された技法では、２つのデータドライバＩＣを使用することによりデータドライバＩＣの高周波の問題を改善する。しかしながら、この技法の欠点は、２つのドライバＩＣによりコストが上昇することである。さらに、この技法の黒挿入比は５０％に固定されているために、液晶ディスプレイの表示時間の半分は暗くならざるを得ず、したがって液晶ディスプレイの平均輝度は低くなり、液晶ディスプレイの効率も低下する。

黒画像を挿入するための別の方法が、ＮＥＣ社刊行の「ＬＣＤ上に動画を表示するためのブラックストライプ駆動方式」、ＳＩＤ’０１（NEC Corp., "A Black Stripe Scheme for Displaying Motion Picture on LCDs", SID '01）に記載されており、これを図２Ｂに示してある。２つの隣接する走査ラインを制御するイネーブルパルス２２２および２２４の間の時間キャップが、黒画像データの送達を制御するイネーブルパルス２２６として定義される。
イネーブルパルス２２６のパルス時間が、一回で液晶を完全に暗くするには短すぎるために、いくつかのイネーブルパルスを順次使用して黒画像データを送り、確実に液晶ピクセルを完全に暗くする。しかしながら、この回路は非常に複雑であり、データドライバＩＣの周波数は、複数の黒画像データを送るために非常に高くする必要がある。これは製造が非常に困難である。

さらに、大きなＲＣの遅れのために、大型液晶ディスプレイは、この技法を利用できず、また高解像度液晶ディスプレイは、データラインが多すぎるために、この技法を使用することができない。これらの２つのタイプの液晶ディスプレイは、両方とも液晶を曲げるのに十分な時間がないという問題がある。
日本ＩＢＭ、「広視野角動画ＬＣＤ」、ＳＩＤ’９８（IBM Japan, "A Novel Wide-Viewing-Angle Motion-Picture LCD", SID'98） ＮＥＣ社、「ＬＣＤ上に動画を表示するためのブラックストライプ駆動方式」、ＳＩＤ’０１（NEC Corp., "A Black Stripe Scheme for Displaying Motion Picture on LCDs", SID '01）

したがって本発明の一目的は、液晶ディスプレイに黒画像を挿入する上での問題を改善する、表示用の黒画像挿入方法および装置を提供することである。
本発明の別の目的は、表示用の黒画像挿入回路を提供することである。黒画像トランジスタと黒画像ラインを有する回路が、ピクセルセルに暗状態を呈示させる。

本発明のさらに別の目的は、ゲートドライバＩＣを提供することである。このゲートドライバＩＣは、スイッチングトランジスタおよび黒画像トランジスタのスイッチと電圧に命令を出して、液晶ディスプレイの２つのフレーム間に黒画像を挿入する。
本発明のさらに別の目的は，黒画像回路を備える液晶ディスプレイを提供することである。この回路は簡便で、１つのゲートドライバＩＣと１つのデータドライバＩＣによって利用可能であり、黒画像を挿入するときにＲＣ遅れ、またはデータラインが多すぎることによる問題を生じない。

本発明の前記およびその他の目的にしたがって、黒画像挿入方法および装置について記述する。本発明は、従来型の液晶回路に、黒画像挿入を制御し、スイッチングトランジスタおよび黒画像トランジスタを別個に切り換える２つのイネーブル信号を送るゲートドライバＩＣと協働する、黒画像トランジスタを取り付ける。さらに、ゲートドライバＩＣは、黒画像トランジスタのソースとゲートを短絡することによって形成される等価なダイオードを制御して、液晶ピクセルに暗状態を呈示させることができる。このようにして黒画像が、液晶ディスプレイ上に表示される。

ゲートドライバＩＣは、ゲートピンおよび黒画像ピンを有する。ゲートピンは、走査ラインと接続されて、スイッチングトランジスタを切り換え、黒画像ピンは黒画像ラインと接続されて黒画像トランジスタを切り換えるとともに、黒画像ラインの電圧を修正する。ゲートドライバＩＣは、ゲートピンおよび黒画像ピンから、２つのイネーブルパルスをそれぞれ送る。

さらに、２つのイネーブルパルス間には時間オフセットがあり、その周期は必ずしも等しくはない。黒画像ラインおよび走査ラインのイネーブルパルスの周期が等しいときには、各フレーム内に１つの黒画像が挿入される。言い換えると、フレームおよび黒画像は、１対１の関係でインターレースされる。しかし、他の動作条件においては、黒画像ラインと走査ラインのイネーブルパルスの周期が等しくないこともある。このような動作条件においては、１つの黒画像が、いくつかのフレームの後に挿入され、そのフレームと黒画像が多数対１の関係でインターレースされる。

回路が動作中の場合に、ゲートピンは最初にイネーブルパルスをスイッチングトランジスタに送り、これによってピクセルデータがピクセルセルに書き込まれ、このときには黒画像ピンは、黒画像トランジスタをオンにしてはならない。続いて、黒画像ピンによって送られた黒画像ネーブルパルスが、黒画像トランジスタをオンに切り換え、ピクセルセルの第１の電極の電圧が、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ＋（プラス）ゼロレベルグレースケール電圧と、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ−（マイナス）ゼロレベルグレースケール電圧との間にあるので、ピクセルセルは暗状態を呈示する。

本発明の一実施態様によれば、黒画像トランジスタのゲートが黒画像ラインに接続され、黒画像トランジスタのソースが共通ラインに接続され、かつ黒画像トランジスタのドレインがピクセルセルに接続される。
本発明の別の実施態様によれば、黒画像トランジスタのゲートおよびソースが、黒画像ラインに接続され、黒画像トランジスタのドレインがピクセルセルに接続される。

本発明の別の実施態様によれば、黒画像トランジスタのドレインは、黒画像ラインに接続され、黒画像トランジスタのゲートおよびソースがピクセルセルに接続される。
結論として、本発明は１個のゲートドライバＩＣと１個のデータドライバＩＣだけで実施され、これらの２つのドライバＩＣの周波数を上げる必要がない。したがって、これらのＩＣの周波数が高いために製造が困難であるという問題を回避することができる。ピクセルセルに暗状態を呈示させる黒画像イネーブルパルスの開始時点は、任意に調整可能であり、したがって黒挿入比は従来技術のように５０％に固定されることがない。本発明を利用する液晶ディスプレイは、その輝度を半分犠牲にすることがなく、したがって液晶ディスプレイの効率が改善される。

さらに、本発明における回路設計は簡便、かつ調整可能である。本発明は、大きなＲＣ遅延を有する大型液晶ディスプレイおよびデータラインの多すぎる高解像度液晶ディスプレイにも有用である。本発明は、大型および高解像度液晶ディスプレイに好適な黒画像挿入方法および装置を提供する。

本発明は以下の利点を有する。
１．本発明は、１つのゲートドライバＩＣと１つのデータドライバＩＣとでのみ実行され、これらの２つのドライバＩＣの周波数を上げる必要がない。したがって本発明は、高周波のためにＩＣの製造が困難であるという問題を防止することができる。

２．ピクセルセルに暗状態を呈示させる黒画像イネーブルパルスの開始時点は任意に調整可能であり、これによって黒挿入比は従来技術のように５０％に固定はされない。本発明を利用する液晶ディスプレイは、その輝度の半分を犠牲にすることがなく、したがって本発明は液晶ディスプレイの効率を改善することができる。
３．本発明における回路設計は簡便かつ調整可能である。さらに本発明は、ＲＣ遅延の大きな大型液晶ディスプレイおよびデータラインの多すぎる高解像度ディスプレイにも有用である。本発明は、大型または高解像度液晶ディスプレイに適する黒画像挿入方法および装置を提供する。

以上の全体記述および以下の詳細な記述は例として、本発明の請求をさらに説明しようとするためのものであることを理解されたい。
本発明の、これら、およびその他の特徴、態様および利点は、以下の記述、添付の請求の範囲、付属の図面を参照すればよりよく理解されるであろう。

次に本発明の好ましい実施態様を詳細に参照して、その例を添付の図面に示してある。本明細書および明細書においては、可能な限り、同一または類似の部分を参照するのに同一の参照番号を使用している。
本発明は、液晶ディスプレイ中に黒画像を挿入する問題を改善する表示用の黒画像挿入方法および装置を提供する。

本発明は、黒画像挿入を制御し、スイッチングトランジスタおよび黒画像トランジスタを個別に切り換える２つのイネーブル信号を送るゲートドライバＩＣと協働する、黒画像トランジスタを従来型の回路に取り付ける。さらに、ゲートドライバＩＣは、黒画像トランジスタのソースとゲートを短絡させて形成される等価なダイオードを制御して、液晶ピクセルに暗状態を呈示させることもできる。

第１の実施態様
図３Ａは、本発明の好ましい一実施態様の回路図を示す。走査ライン３０２は周期的にスイッチングトランジスタ３１２をイネーブルパルスによって切り換える。スイッチングトランジスタ３１２がオンにされたときに、データライン３０４はスイッチングトランジスタ３１２を介してピクセルセル３１４中にピクセルデータを書き込む。

ピクセルセル３１４の第１の電極は、スイッチングトランジスタ３１２に接続されており、ピクセルセル３１４の第２の電極は共通電圧（Ｖ_ｃｏｍ）に接続されている。共通電圧は、共通ライン３０６の電圧と等しい。さらに、ストレージキャパシタ３１６の一方の電極はスイッチングトランジスタ３１２に接続され、ストレージキャパシタ３１６の他方の電極は、共通ライン３０６に接続されている。
本発明では、上記の回路に、黒画像トランジスタ３１８および黒画像ライン３０８を追加する。黒画像トランジスタ３１８のゲートは、黒画像ライン３０８に接続され、黒画像トランジスタ３０８のソースが共通ライン３０６に接続され、かつ黒画像トランジスタ３１８のドレインがピクセルセル３１４の第１の電極に接続されている。

この構成によって、黒画像パルスが黒画像ライン３０８から黒画像トランジスタ３１８のゲートに送られると、黒画像トランジスタ３１８のドレインおよびソースは、電流を通されて、その結果、ピクセルセル３１４の第１の電極の電圧が、黒画像電圧範囲に引き込まれ、したがって暗状態を呈示する。この黒画像電圧範囲は、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ＋ゼロレベルグレースケール電圧と、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ−ゼロレベルグレーレベル電圧の間に設定されている。

本発明は、ゲートドライバＩＣをさらに提供する。ゲートドライバＩＣは、図３Ｂに示すように、スイッチングトランジスタ３１２および黒画像トランジスタ３１８を、それぞれ走査ライン３０２および黒画像ライン３０８を介して制御する。ゲートドライバＩＣ３２０は、ゲートピン３２２（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ）および黒画像ピン（ＢＩ_１〜ＢＩ_ｎ）を有する。ゲートピン３２２はスイッチングトランジスタ３１２を切り換えるために、走査ライン３０２に接続されており、これに対して黒画像ピン３２８は、黒画像トランジスタ３１８を切り換えてゲート電圧を調整するために黒画像ライン３０８に接続されている。

ゲートドライバＩＣ３２０は、ゲートピン３２２および黒画像ピン３２８から２つのイネーブル信号をそれぞれ送り、ここで黒画像ライン３０８の黒画像イネーブルパルスが、走査ライン３０２の２つの隣接するイネーブルパルスの間に位置する。さらに、ゲートドライバＩＣ３２０はまた、走査ライン３０２および黒画像ライン３０８の電圧を制御することもできる。

しかしながら、表示用の黒画像挿入回路は、本実施態様のゲートドライバＩＣの作動に限定はされない。本発明においては、黒画像ライン３０８の黒画像イネーブルパルスを、走査ライン３０２の２つの隣接するイネーブルパルスの間に送るとともに、黒画像ライン３０８および走査ライン３０２の電圧を制御できれば、その他のゲートドライバＩＣも使用することができる。

さらに、２つのイネーブルパルス間には時間オフセットが設定されており、それらの周期は必ずしも等しくはない。黒画像ライン３０８および走査ライン３０２のイネーブルパルスの周期が等しいときには、２つのフレーム毎に１つの黒画像が挿入される。言い換えると、フレームと黒画像が、１対１の関係でインターレースされる。しかしながら、他の動作条件においては、黒画像ライン３０８および走査ライン３０２のイネーブルパルスの周期は等しくなくなることがある。そのような動作条件においては、１つの黒画像がいくつかのフレームの後に挿入されるとともに、フレームと黒画像が、多数対１の関係でインターレースされる。

図３Ｄは、走査ライン３０２と黒画像ライン３０８のイネーブルパルスの多数対１の関係のグラフである。走査ライン３０２の電圧信号３６２が２つのイネーブルパルス３６２ａ、３６２ｂを呈示した後に、次いで黒画像ライン３０８の電圧信号３６４が黒画像イネーブルパルス３６４ａを呈示する。言い換えると、黒画像ライン３０８は、走査ライン３０２が（図３Ｄのイネーブルパルス３６２ａおよび３６２ｂのような）いくつかのイネーブルパルスを送った後に、（図３Ｄの黒画像イネーブルパルスのような）１つのイネーブルパルスを送る。

さらに、フレームと黒画像の多数対１の表示方法は、本発明のいずれの実施態様にも使用可能であり、本実施態様に限定はされない。
図３Ｃは、図３Ａの回路のような一実施態様による、動作中の電圧対時間のグラフである。以下の記述は、図３Ｃおよび図３Ａを同時に参照する。時刻Ｔ_１において、走査ライン３０２の電圧信号３３２が、イネーブルパルスを送って、スイッチングトランジスタ３１２をオンに切り換え、次いでデータライン３０４がスイッチングトランジスタ３１２を介してピクセルデータをピクセルセル３１４の第１の電極に送り、第１の電極の電圧信号３３４がピクセルデータの電圧まで上げられる。

時刻Ｔ_２において、黒画像ライン３０８の電圧信号３３６ａは、黒画像イネーブルパルスを送り、黒画像トランジスタ３１８をオンにする。このときに、黒画像トランジスタ３１８のドレインおよびソースは、電流を通され、したがって第１の電極の電圧信号３３４が黒画像電圧範囲３４２に引き込まれて、ピクセルセル３１４が黒状態を呈示する。この黒画像電圧範囲３４２は、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ＋ゼロレベルグレースケール電圧と、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ−ゼロレベルグレースケール電圧の間になるように設定される。

図３Ｃに示すように、時刻Ｔ_２において、第１の電極の電圧信号３３４は、黒画像電圧範囲３４２に引き込まれる。しかしながら、場合によっては、電圧信号３３６ａの電圧は、時刻５における電圧信号３３２の次のイネーブルパルスの開始時点より以前に、領域３５２のような元の電圧に戻ってもよいし、または戻らなくてもよい。したがって、ゲートドライバＩＣ３２０は、時刻Ｔ_４において、黒画像ライン３０８の電圧を元の電圧に戻さなくてはならない。

時刻Ｔ_５において、走査ライン３０２の電圧信号３３２は、次のイネーブル信号を送り、スイッチングトランジスタ３１２を再びオンにし、次いでデータライン３０４が次のピクセルデータをスイッチングトランジスタ３１２を介してピクセルセル３１４の第１の電極に送る。一般に、電圧信号３２２によって送られる２つの隣接するイネーブルパルスの２つの開始時点の期間は、フレーム時間と呼ばれる。

黒画像ライン３０８の電圧信号３３６ａによって送られる先述の黒画像イネーブルパルス（時刻Ｔ_２における）は、走査ライン３０２の電圧信号３２２によって送られる２つの隣接イネーブルパルス、Ｔ_１およびＴ_２の間になくてはならない。さらに、電圧信号３３６ａが電圧信号３３４を修正する時刻Ｔ_４は、電圧信号３３２の次のイネーブルパルスが開始される時刻Ｔ_５より早くなくてはならない。したがって、ピクセルデータが液晶ピクセル３００に送られる前に、すべての回路条件が同一に保たれる。

図３Ｅに示すように、図３Ａの黒画像ライン３０８回路の電圧信号は、図３Ｃに示すものとは異なる、他の動作モードを有する。図３Ｅは、図３Ａの回路によって例示される、別の実施形態について、別の方法で動作中の電圧対時間のグラフである。図３Ｃおよび図３Ｅの主な相違は、時刻Ｔ_２後の黒画像ライン３０８の電圧信号のスイッチオン期間である。
図３Ｅの黒画像ライン３０８の電圧信号３３６ｂは、時刻Ｔ_２に黒画像トランジスタ３１８をオンにし、次いで黒画像トランジスタ３１８が時刻Ｔ_３’においてオフにされるまで、黒画像トランジスタ３１８をオンにした状態に保つ。この電圧信号３３６ｂは、時刻Ｔ_２から時刻Ｔ_３への短いパルスでしかない図３Ｃにおける電圧信号３３６ａとは異なる。

図３Ｅに示すように、時刻Ｔ_２において、黒画像ライン３０８の電圧信号３３６ｂが、黒画像イネーブルパルスを送り、黒画像トランジスタ３１８をオンにする。こときに、黒画像トランジスタ３１８のドレインおよびソースは、電流を通され、したがって第１の電極の電圧信号３３４は、黒画像電圧範囲３４２に引き込まれ、ピクセルセル３１４が黒状態を呈示する。黒画像電圧範囲３４２は、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ＋ゼロレベルグレースケール電圧と共通電圧Ｖ_ｃｏｍ−ゼロレベルグレースケール電圧の間に設定されている。

黒画像トランジスタ３１８のドレインおよびソースは、電圧信号３３６ｂが、時刻Ｔ_３’において黒画像トランジスタ３１８をオフにするまで、電流を通される。その後に、走査ライン３０２の電圧信号３３２が、次のイネーブル信号を送り、時刻Ｔ_５においてスイッチングトランジスタ３１２を再びオンにする。

第２の実施態様
図４Ａは、本発明の別の好ましい実施態様の回路図を示す。走査ライン４０２はイネーブルパルスによってスイッチングトランジスタ４１２を周期的に切り換える。スイッチングトランジスタ４１２がオンにされると、データライン４０４がスイッチングトランジスタ４１２を介してピクセルセル４１４にピクセルデータを書き込む。
ピクセルセル４１４の第１の電極は、スイッチングトランジスタ４１２に接続され、ピクセルセル４１４の第２の電極は、共通電圧（Ｖ_ｃｏｍ）に接続されている。さらに、ストレージキャパシタ４１６の１方の電極は、スイッチングトランジスタ４１２に接続され、ストレージキャパシタ４１２の他方の電極は、本発明の黒画像ライン４０８に接続されている。

本発明は、黒画像トランジスタ４１８ａおよび黒画像ライン４０８を、前述の回路に追加する。黒画像トランジスタ４１８ａのゲートおよびソースは、両方とも黒画像ライン４０８に接続され、黒画像トランジスタ４１８ａのドレインはピクセルセル４１４の第１の電極に接続されている。
この構成によって、回路中の黒画像トランジスタ４１８ａは、図４Ｂに示すように、ダイオード４１８ｂと等価である。黒画像パルスが黒画像ライン４０８からダイオード４１８ｂ（すなわち、黒画像トランジスタ４１８ａのゲートおよびソース）に送られ、かつ黒画像イネーブルパルスの電圧がピクセルデータの電圧よりも高いとき、ダイオード４１８ｂがオンにされる。

次いで、黒画像ライン４０８の電圧が、ピクセルセル４１４の第１の電極の電圧と結合し、ピクセルセル４１４の第１の電極の電圧を、黒画像電圧範囲に引き込む。したがって、ピクセルセル４１４は暗状態を呈示する。黒画像電圧範囲は、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ＋ゼロレベルグレースケール電圧と、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ−ゼロレベルグレースケール電圧の間に設定されている。

この好ましい実施態様は、図３Ｂに示すようなゲートドライバＩＣも提供する。このゲートドライバＩＣは、スイッチングトランジスタ４１２および黒画像トランジスタ４１８ａを、走査ライン４０２および黒画像ライン４０８を介して、それぞれ制御する。ゲートドライバＩＣ３２０は、ゲートピン３２２（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ）および黒画像ピン３２８（ＢＩ_１〜ＢＩ_ｎ）を有する。ゲートピン３２２は、走査ライン４０２に接続されて、スイッチングトランジスタ４１２を切り換え、黒画像ピン３２８は黒画像ライン４０８に接続されて、黒画像トランジスタ４１８ａを切り換えるとともにゲート電圧を修正する。

ゲートドライバＩＣ３２０は、ゲートピン３２２および黒画像ピン３２８からの２つのイネーブルパルスをそれぞれ送り、黒画像ライン４０８の黒画像イネーブルパルスは、走査ライン４０２の２つの隣接するイネーブルパルスの間にある。さらに、ゲートドライバＩＣ３２０はまた、走査ライン４０２および黒画像ライン４０８の電圧を制御することもできる。

図４Ｃは、図４Ａの回路によって例示される一実施態様についての、動作中の電圧対時間のグラフである。以下の記述は、図４Ｃおよび図４Ａを参照する。時刻Ｔ_６において、走査ライン４０２の電圧信号４３２はイネーブルパルスを送り、スイッチングトランジスタ４１２をオンにし、次いでデータライン４０４がスイッチングトランジスタ４１２を介してピクセルデータをピクセルセル４１４の第１の電極に送り、第１の電極の電圧信号４３４がピクセルデータの電圧まで上げられる。

回路中の黒画像トランジスタ４１８ａはダイオード４１８ｂと等価であり、したがって電圧信号４３６は、黒画像トランジスタ４１８ａ（すなわちダイード４１８ｂ）がオンにされるのを防止するために、第１の電極の電圧信号４３４よりも低くなくてはならない。
時刻Ｔ_７において、黒画像ライン４０８の電圧信号４３６が、黒画像イネーブルパルスを送り、黒画像トランジスタ４１８をオンにする。この黒画像イネーブルパルスの電圧は、ピクセルデータの電圧よりも高くなくてはならない。上述のように、回路中の黒画像トランジスタ４１８ａは、ダイオード４１８ｂと等価である。したがって、ダイード４１８ｂはオンにされて、次いで第１の電極の電圧信号４３４が、ほぼ黒画像ライン４０８の電圧信号４３６に充電される。

時刻Ｔ_７において、第１の電極の電圧信号４３４は、黒画像ライン４０８の電圧信号４３６によって、黒画像電圧範囲４４２に結合され、したがってピクセルセル４１４は暗状態を呈示する。黒画像電圧範囲４４２は、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ＋ゼロレベルグレースケール電圧と共通電圧Ｖ_ｃｏｍ−ゼロレベルグレースケール電圧の間に設定されている。

図４Ｃに示すように、時刻Ｔ_８において、本実施態様の黒画像ライン４０８の電圧信号４３６は、第１の電極の電圧信号４３４を、黒画像電圧範囲４４２に結合する。しかしながら、ある場合には、電圧信号４３６の電圧は、電圧信号４３２（時刻Ｔ_１０における）の次のイネーブルパルスの開示時点以前に、（図４Ｃの領域４５２によって示す）原電圧に戻ることができない可能性がある。したがって、ゲートドライバＩＣ３２０は、時刻Ｔ_９において黒画像ライン４０８の電圧を原電圧に戻さなくてはならない。

時刻Ｔ_１０において、走査ライン４０２の電圧信号４３２は次のイネーブルパルスを送り、スイッチングトランジスタ４１２を再びオンにし、次いでデータライン４０４がスイッチングトランジスタ４１２を介してピクセルセル４１４の第１電極に次のピクセルデータを送る。一般に、電圧シグナル４３２が２つの隣接するイネーブルパルスの２つの開始時点の期間は、フレーム時間と呼ばれる。

黒画像ライン４０８の電圧信号４３６によって送られる先述の黒画像イネーブルパルス（時刻Ｔ_７における）は、走査ライン４０２の電圧信号によって送られる２つの隣接するイネーブルパルス（時刻Ｔ_６およびＴ_１０）の間になければならない。さらに、電圧信号４３６が修正した時刻Ｔ_９は、（時刻Ｔ_１０における）電圧信号４３２の次のイネーブルパルス開始時点よりも早くなくてはならない。したがって、すべての回路状況は、ピクセルデータが液晶ピクセル４００に送られる前は、同一に保たれる。

第３の実施態様
図５Ａは本発明の別の実施態様の回路図を示す。走査ライン５０２はイネーブルパルスでスイッチングトランジスタ５１２を周期的に切り換える。スイッチングトランジスタ５１２がオンにされるとき、データライン５０４がスイッチングトランジスタ５１２を介してピクセルセル５１４にピクセルデータを書き込む。

ピクセルセル５１４の第１の電極は、スイッチングトランジスタ５１２に接続され、ピクセルセル５１４の第２の電極は共通電圧（Ｖ_ｃｏｍ）に接続されている。さらに、ストレージキャパシタ５１６の一方の電極がスイッチングトランジスタ５１２に接続され、ストレージキャパシタ５１６の他方の電極が本発明の黒画像ライン５０８に接続されている。
本発明は、黒画像トランジスタ５１８ａおよび黒画像ライン５０８を先述の回路に追加する。黒画像トランジスタ５１８ａのゲートおよびソースは、両方ともピクセルセル５１４の第１の電極に接続されており、黒画像トランジスタ５１８ａのドレインが、黒画像ライン５０８に接続されている。

この構成によって、回路中の黒画像トランジスタ５１８ａは、図５Ｂに示すように、ダイオード５１８ｂと等価である。黒画像パルスが黒画像ライン５０８からダイオード５１８ｂ（すなわち、黒画像トランジスタ５１８ａのゲートおよびソース）に送られ、かつ黒画像イネーブルパルスの電圧がピクセルデータの電圧よりも低いとき、ダイオード５１８ｂがオンにされる。
次いで、黒画像ライン５０８の電圧が、ピクセルセル５１４の第１の電極の電圧と結合し、ピクセルセル５１４の第１の電極の電圧を、黒画像電圧範囲に引き込み、したがって、ピクセルセル５１４は暗状態を呈示する。黒画像電圧範囲は、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ＋ゼロレベルグレースケール電圧と、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ−ゼロレベルグレースケール電圧の間に設定されている。

この好ましい実施態様は、図３Ｂに示すゲートドライバＩＣも提供する。このゲートドライバＩＣは、走査ライン５０２および黒画像ライン５０８を介してスイッチングトランジスタ５１２および黒画像トランジスタ５１８ａをそれぞれ制御する。ゲートドライバＩＣ３２０は、ゲートピン（Ｇ_１〜Ｇ_ｎ）および黒画像ピン３２８（ＢＩ_１〜ＢＩ_ｎ）を有する。ゲートピン３２２は走査ライン５０２に接続されており、スイッチングトランジスタ５１２を切り換え、黒画像ピン３２８は黒画像ライン５０８に接続されて、黒画像トランジスタ５１８ａを切り換えるとともにゲート電圧を修正する。

ゲートドライバＩＣ３２０は、ゲートピン３２２および黒画像ピン３２８からの２つのイネーブルパルスをそれぞれ送り、黒画像ライン５０８の黒画像イネーブルパルスは、走査ライン５０２の２つの隣接するイネーブルパルスの間にある。さらに、ゲートドライバＩＣ３２０はまた、走査ライン５０２および黒画像ライン５０８の電圧を制御することもできる。
しかしながら、表示用の黒画像挿入回路は、この実施態様によって例示されるゲートドライバＩＣによる動作に限定されることなく、本発明においては、黒画像ライン５０８の黒画像イネーブルパルスを、走査ライン５０２の２つの隣接するイネーブルパルスの間に送るとともに、黒画像ライン５０８および走査ライン５０２の電圧を制御できれば、その他のゲートドライバＩＣも使用することができる。

図５Ｃは、図５Ａの回路によって例示される一実施態様の動作中の電圧対電流のグラフである。以下の記述は図５Ｃおよび図５Ａを参照する。時刻Ｔ_１１において、走査ライン５０２の電圧信号５３２が、イネーブルパルスを送って、スイッチングトランジスタ５１２をオンにし、次いでデータライン５０４がスイッチングトランジスタ５１２を介してピクセルセル５１４の第１の電極にピクセルデータを送り、第１の電極の電圧信号５３４がピクセルデータの電圧まで上げられる。

回路中の黒画像トランジスタ５１８ａはダイオード５１８ｂと等価であることに留意されたい。したがって電圧信号５３６は、黒画像トランジスタ５１８ａ（すなわちダイオード５１８ｂ）がオンにされるのを防ぐために、第１の電極の電圧信号５３４よりも高くなくてはならない。
時刻Ｔ_１２において、黒画像ライン５０８の電圧信号５３６は、黒画像イネーブルパルスを送り、黒画像トランジスタ５１８をオンにし、黒画像イネーブルパルスの電圧はピクセルデータの電圧より低くなければならない。上述のように、回路中の黒画像トランジスタ５１８ａはダイオード５１８ｂと等価であり、したがってダイオード５１８ｂがオンにされて、次いで第１の電極の電圧信号５３４が、ほぼ黒画像ライン５０８の電圧信号５３６に放電される。

時刻Ｔ_１３において、第１の電極の電圧信号５３４は、黒画像ライン５０８の電圧信号５３６によって黒画像電圧範囲５４２に結合される。これによってピクセルセル５１４は黒状態を呈示する。黒画像電圧範囲５４２は、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ＋ゼロレベルグレースケール電圧と、共通電圧Ｖ_ｃｏｍ−ゼロレベルグレースケール電圧の間に設定されている。

図５Ｃに示すように、時刻Ｔ_１３において、本実施態様の黒画像ライン５０８の電圧信号５３６は、第１の電極の電圧信号５３４を、黒画像電圧範囲５４２に結合する。しかしながら、ある場合には、電圧信号５３６の電圧は、（時刻Ｔ_１５における）電圧信号５３２の次のイネーブルパルスの開示時点以前に、（図５Ｃの領域５５２によって示す）原電圧に戻ることができない可能性がある。したがって、ゲートドライバＩＣ３２０は、時刻Ｔ_１４において黒画像ライン５０８の電圧を原電圧に戻さなくてはならない。

時刻Ｔ_１５において、走査ライン５０２の電圧信号５３２は次のイネーブルパルスを送り、スイッチングトランジスタ５１２を再びオンにし、次いでデータライン５０４がスイッチングトランジスタ５１２を介してピクセルセル５１４の第１電極に次のピクセルデータを送る。一般に、電圧信号５３２が送る２つの隣接するイネーブルパルスの２つの開始時刻の期間は、フレーム時間と呼ばれる。

黒画像ライン５０８の電圧信号５３６によって送られた先述の（時刻Ｔ_１２における）黒画像イネーブルパルスは、走査ライン５０２の電圧信号によって送られた２つの隣接するイネーブルパルス（時刻Ｔ_１１およびＴ_１５）の間になければならない。さらに、電圧信号５３６が修正した時刻Ｔ_１４は、（時刻Ｔ_１５における）電圧信号５３２の次のイネーブルパルス開始時点よりも早くなくてはならない。したがって、すべての回路状況は、ピクセルデータが液晶ピクセル５００に送られる前は、同一に保たれる。

当業者には、本発明の範囲と主旨から逸脱することなく本発明の構造に対して様々な修正および変更を加えることができることが明らかであろう。前述の観点では、本発明の修正形態および変更形態が、添付の請求の範囲およびその等価物の範囲に入る限り、本発明はそれらを含むことを意図するものである。

従来型の液晶ピクセルの回路図である。 従来型のゲートドライバＩＣの概略図である。 日本ＩＢＭ社刊行の「広視野角動画ＬＣＤ」、ＳＩＤ’９８（IBM Japan, "A Novel Wide-Viewing-Angle Motion-Picture LCD", SID'98）の概略図である。 ＮＥＣ社刊行の「ＬＣＤ上に動画を表示するためのブラックストライプ駆動方式」、ＳＩＤ’０１（NEC Corp., "A Black Stripe Scheme for Displaying Motion Picture on LCDs", SID '01）の概略図である。 本発明の一実施態様による概略回路図である。 本発明の一実施態様によるゲートドライバＩＣの概略図である。 図３Ａの回路などの一実施態様による作動中における電圧対時間のグラフである。 走査ラインおよび黒画像ラインのイネーブルパルスの多数対１の関係のグラフである。 図３Ａの回路などの一実施態様による作動中における電圧対時間のグラフである。

本発明の別の実施態様による回路図である。 図４Ａと等価な回路図である。 図４Ａの回路などの一実施態様による作動中における電圧対時間のグラフである。 本発明の別の実施態様による回路図である。 図５Ａと等価な回路図である。 図５Ａの回路などの一実施態様による作動中における電圧対時間のグラフである。

符号の説明

３００ 液晶ピクセル
３０２ 走査ライン
３０４ データライン
３０６ 共通ライン
３０８ 黒画像ライン
３１２ スイッチングトランジスタ
３１４ ピクセルセル
３１６ ストレージキャパシタ
３１８ 黒画像トランジスタ
３２０ ゲートドライバＩＣ
３２２ ゲートピン
３２８ 黒画像ピン
4００ 液晶ピクセル
4０２ 走査ライン
4０４ データライン
4０６ 共通ライン
4０８ 黒画像ライン
4１２ スイッチングトランジスタ
4１４ ピクセルセル
4１６ ストレージキャパシタ
4１８a 黒画像トランジスタ
5００ 液晶ピクセル
5０２ 走査ライン
5０４ データライン
5０６ 共通ライン
5０８ 黒画像ライン
5１２ スイッチングトランジスタ
5１４ ピクセルセル
5１６ ストレージキャパシタ
5１８a 黒画像トランジスタ

Claims (22)

1. 黒画像が液晶ディスプレイの２つのフレーム間に挿入され、該フレームのそれぞれが、複数の液晶セルによって表示され、該液晶セルのそれぞれが、第１の電極および第２の電極を有し、前記第１の電極は、スイッチングトランジスタに接続され、複数のイネーブルパルスが周期的に前記スイッチングトランジスタを切り換えているとともに、前記第１の電極は黒画像電子要素に接続され、前記第２の電極は共通電圧に接続される、表示用の黒画像挿入方法であって、
   イネーブルパルスの１つを送って、前記スイッチングトランジスタをオンにするステップであって、前記第１の電極の電圧がデータ電圧に変更される前記ステップと、
   黒画像イネーブルパルスを送って、次のイネーブルパルスが再び前記スイッチングトランジスタをオンにする前に、前記黒画像電子要素をオンにするステップであって、前記第１の電極の電圧が前記データ電圧から黒画像電圧に変更される前記ステップとを含む、前記黒画像挿入方法。
2. 黒画像電圧が、共通電圧＋ゼロレベルグレースケール電圧と、共通電圧−ゼロレベルグレースケール電圧の間にある、請求項１に記載の黒画像挿入方法。
3. 黒画像挿入方法が、
   黒画像電子要素に初期電圧を供給し、スイッチングトランジスタをオンにするためにイネーブルパルスを送っている間、黒画像電子要素をオフにするステップをさらに含む、請求項１に記載の黒画像挿入方法。
4. 黒画像挿入方法が、
   第１の電極の電圧がデータ電圧から黒画像電圧に変更された後に、黒画像電子要素の電圧を初期電圧に戻すステップをさらに含む、請求項３に記載の黒画像挿入方法。
5. 黒画像電子要素が、黒画像トランジスタを含む、請求項１に記載の黒画像挿入方法。
6. 黒画像挿入方法が、
   黒画像トランジスタに初期電圧を供給し、スイッチングトランジスタをオンにするためにイネーブルパルスを送る間、黒画像トランジスタをオフにするステップをさらに含む、請求項５に記載の黒画像挿入方法。
7. 黒画像トランジスタのソースおよびゲートが初期電圧に接続され、かつ前記黒画像トランジスタのゲートが第１の電極に接続されている場合に、初期電圧がデータ電圧よりも低く、黒画像イネーブルパルスの電圧がデータ電圧よりも高い、請求項６に記載の黒画像挿入方法。
8. 黒画像トランジスタのソースおよびゲートが第１の電極に接続され、かつ前記黒画像トランジスタのドレインが初期電圧に接続されている場合に、初期電圧がデータ電圧よりも高く、黒画像イネーブルパルスの電圧がデータ電圧よりも低い、請求項６に記載の黒画像挿入方法。
9. 表示用の黒画像挿入回路であって、
   スイッチングトランジスタ、
   第１の電極および第２の電極を有する液晶セル、
   前記スイッチングトランジスタを切り換える走査ライン、
   前記スイッチングトランジスタを介して前記第１の電極にピクセルデータを送るデータライン、
   その電圧が前記第２の電極の電圧に等しい共通ライン、
   前記第１の電極と前記共通ラインを接続して、ピクセルデータを格納するストレージキャパシタ、
   そのドレインが前記第１の電極に接続され、そのソースが前記共通ラインに接続された黒画像トランジスタ、および
   前記黒画像トランジスタのゲートに接続されて、前記黒画像トランジスタを切り換える黒画像ラインを含む、前記表示用の黒画像挿入回路。
10. 黒画像挿入回路がゲートドライバＩＣをさらに含み、該ゲートドライバＩＣが、
    走査ラインに接続されて、スイッチングトランジスタを切り換えるために第１の信号を送る少なくとも１つの第１のピン、および
    黒画像ラインに接続されて、黒画像トランジスタを切り換えるために第２の信号を送る少なくとも１つの第２のピンを含み、前記第１の信号と前記第２の信号の間に所定の時間オフセットが存在する、請求項９に記載の黒画像挿入回路。
11. 第１の信号と第２の信号の周期が等しい、請求項１０に記載の黒画像挿入回路。
12. 第１の信号と第２の信号の周期が等しくない、請求項１０に記載の黒画像挿入回路。
13. 表示用の黒画像挿入回路であって、
    スイッチングトランジスタ、
    第１の電極と第２の電極を有し、前記第２の電極の電圧が共通電圧と等しくされている前記液晶セル、
    前記スイッチングトランジスタを切り換える走査ライン、
    前記スイッチングトランジスタを介して前記第１の電極にピクセルデータを送るデータライン、
    前記第１の電極に接続された黒画像電子要素、
    該黒画像電子要素を介して前記第１の電極に黒画像データを送る黒画像ライン、および
    前記第１の電極と前記黒画像ラインを接続して、ピクセルデータを格納するストレージキャパシタを含む、前記表示用の黒画像挿入回路。
14. 黒画像電子要素が黒画像トランジスタを含む、請求項１３に記載の黒画像挿入回路。
15. 黒画像トランジスタのソースおよびゲートが、黒画像ラインに接続され、かつ前記黒画像トランジスタのドレインが、第１の電極に接続されている、請求項１４に記載の黒画像挿入回路。
16. 黒画像トランジスタのソースおよびドレインが、第１の電極に接続され、かつ前記黒画像トランジスタのドレインが、黒画像ラインに接続されている、請求項１４に記載の黒画像挿入回路。
17. 黒画像挿入回路が、ゲートドライバＩＣをさらに含み、該ゲートドライバＩＣが、
    走査ラインに接続されて、スイッチングトランジスタを切り換えるためにイネーブル信号を送る少なくとも１つの第１のピン、および
    黒画像ラインに接続されて、黒画像ラインに黒画像データを送る少なくとも１つの第２のピンを含み、前記イネーブル信号と前記黒画像データの間に所定の時間オフセットが存在する、請求項１３に記載の黒画像挿入回路。
18. イネーブル信号と黒画像データの周期が等しい、請求項１７に記載の黒画像挿入回路。
19. イネーブル信号と黒画像データの周期が等しくない、請求項１７に記載の黒画像挿入回路。
20. スイッチングトランジスタおよび黒画像ラインを有する少なくとも１つの液晶ピクセルを駆動する、液晶ディスプレイ用のゲートドライバＩＣであって、
    前記スイッチングトランジスタのゲートに接続されて、前記スイッチングトランジスタを切り換えるために第１の信号を送る少なくとも１つの第１のピン、および
    前記黒画像ラインに接続されて、前記液晶ピクセル上に黒画像を表示するために前記黒画像ラインに第２の信号を送る少なくとも１つの第２のピンを含み、前記第１の信号と前記第２の信号の間に所定の時間オフセットが存在する、前記液晶ディスプレイ用のゲートドライバＩＣ。
21. 第１の信号と第２の信号の周期が等しい、請求項２０に記載の黒画像挿入回路。
22. 第１の信号と第２の信号の周期が等しくない、請求項２０に記載の黒画像挿入回路。

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