JP2005114941A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 データの書き込み時間（電圧印加時間）を十分に確保するとともに、走査ライン毎の輝度差を十分に低減するようにして、動画像の表示を行う際においても動きボケの発生を防止するとともに、各走査ライン間の輝度差が視認されない範囲で、確実に所望の画像を行うことが可能とする。
【解決手段】 液晶コントローラにより連続する複数の走査ラインに対応するスイッチング素子であるＴＦＴが同時にオンされて黒データが書き込まれることにより黒表示が行われるとき、制御ＣＰＵにより、画像データ及び黒データをＴＦＴに印加する時間と、各走査ラインにおいて発生する輝度比が識別限界値である４％を超えないように設定された走査ラインの数とに基づき、黒データの液晶表示パネルへの書き込みを制御する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、液晶表示パネルを用いて画像を表示する液晶表示装置に係り、特に液晶表示パネルを用いて動画像を表示する際に生じる動きボケの改善に適した液晶表示装置に関するものである。

近年、液晶表示装置（Liquid Crystal Display：以下、ＬＣＤという）は大型化、高精細化が進み、表示される画像もパーソナルコンピュータやワードプロセッサ等に用いられる液晶表示装置のように主として静止画像を扱うものから、ＴＶ等として用いられる液晶表示装置のように動画像を扱う分野にも普及しつつある。ＬＣＤは、陰極線管（Cathod Ray Tube：以下、ＣＲＴという）を備えるＴＶに比べて薄型であり、場所をさほど占有せずに設置することができるため、一般家庭へも普及しつつある。

ＬＣＤは、第１の基板に形成された複数の走査ラインと、第２の基板に形成された複数の信号ラインとが格子状に配置され、さらに第１及び第２の基板間に異方性誘電率を有する液晶が封入され、各走査ラインと信号ラインとが交差する部分に印加される画像データに応じた電界の強さを調節して第１及び第２の基板を透過する光の量を調節することにより所望の画像を表示させるものである。また、各走査ラインと各信号ラインとが交差する部分の液晶を駆動する場合、各走査ラインと各信号ラインとが交差する近傍に配置した非線形素子（スイッチング素子）であるＴＦＴ（Thin Film Transistor）によって行うことが主流となっている。

ところで、このようなＬＣＤは、ＣＲＴに比べ、上述したように薄型である等の利点を有するが、動画像の表示にあってはＣＲＴとは異なる画質劣化が見られる。すなわち、ＣＲＴは電子ビームが管面の蛍光体に当たった時点から数ミリ秒の間だけ光を発するいわゆるインパルス型であるのに対し、ＬＣＤは画素へのデータの書き込みが終わった時点から次の書き込みに至るまで１フレーム期間表示光を保持するいわゆるホールド型である。

そのため、動画像を表示する場合、インパルス型であるＣＲＴは時間に対応した位置に画像が瞬間的に表示されるのに対し、ホールド型であるＬＣＤでは新たに書き込みを行う直前まで１フレーム前の画像が残ることになる。このように、１フレーム前の画像が残ることになると、視覚の時間積分効果等により、１フレーム前の画像と現フレームの画像とが重なって見える。このような現象は、一般に動きボケと呼ばれており、動画像の表示における画質劣化を改善するために、その動きボケを低減させる必要がある。

このような動きボケを低減するものとして、図１０（ａ）に示すように、垂直ブランキング期間に黒表示になる所定電圧を液晶に印加することで、画像データに基づいた画素への書き込み電圧をリセットする方法がある。つまり、１フレーム分の画像を表示した後に、全走査ラインに信号ラインを介し一括して同時に黒データを挿入することで、１フレーム分の画像を各走査ライン毎に順次表示した後、全走査ラインに対して同時に黒を表示するというものである。

しかしながら、この方法で表示を行うと、画像の表示時間が液晶表示パネルの垂直方向位置で異なるため、図１０（ｂ）に示すように、液晶表示パネルの場所により輝度差が生じるという問題がある。つまり、１フレーム分の画像を表示する場合、液晶表示パネルの上方から下方に向けて画像データの順次書き込み走査が行われるのに対し、黒を表示する際は画面全体に対して同時に一括して黒データの書き込みが行われることにより、１フレーム期間における液晶表示パネルの上側の走査ラインと下側の走査ラインとでは画像表示期間が異なってしまうためである。ちなみに、その画像表示期間は表示輝度に比例するものであり、画像表示期間が短いと輝度が低くなり、逆に画像表示期間が長いと輝度が高くなる。

このような液晶表示パネルの垂直方向位置により輝度差が生じるという問題を解消するものとして、特許文献１に示されているような各画像データ間に黒データを挿入する方法がある。これは、図１１（ａ）に示すように、１つの走査ラインを走査するのに必要な時間より短い時間内で画像データ用選択期間と黒表示用選択期間とを設定し、画像データ用選択期間において信号ラインからの画像データに応じた画像を表示し、黒表示用選択期間において信号ラインからの黒データに応じた黒表示をすることで、１フレーム期間において各走査ライン毎に画像データに基づいた画素への書き込み電圧をリセットするようにしたものである。

これによれば、走査ライン毎に順次黒データが挿入されるため、上述した全走査ラインに一括して同時に黒データを挿入する方法に比べ、液晶表示パネルの垂直方向位置での画像表示期間の差は等しくなるので、図１１（ｂ）に示すように、液晶表示パネルの場所によって生じていた輝度差が低減される。
特開２００１−１６６２８０号公報

ところで、上述した特許文献１のように、単に走査ライン毎に順次黒データを書き込むようにすると、液晶表示パネルの垂直方向位置によって生じていた輝度差が低減されるものの、画像データ及び黒データを液晶に書き込む時間（電圧印加時間）の確保が不十分となり（約１／２に短縮される）、所望の画像を表示することができなくなるとともに、適切な黒表示もなされないという現象を招来してしまう。

すなわち、所望の画像表示及び黒表示を適切に行わせるためには、液晶画素への画像データ及び黒データを書き込む時間（電圧印加時間＝ゲートパルス幅）を十分に確保する必要があり、このデータの書き込み時間（電圧印加時間＝ゲートパルス幅）を十分に確保するためには、連続する複数の走査ラインに同時に黒データを書き込む必要がある。

このように、画像データ及び黒データの書き込み時間（電圧印加時間）を確保するために、単に複数の走査ラインに同時に黒データを書き込むようにすると、走査ライン毎の表示輝度差が大きくなってしまうため、画像データ及び黒データの液晶への書き込みに要する時間（電圧印加時間）を確保でき、且つ走査ライン毎の表示輝度差が視認されない範囲となるように、連続させて同時に黒データを書き込むべき走査ラインの数を適切な値にする必要がある。

解決しようとする問題点は、画像データ及び黒データの書き込みに要する時間（電圧印加時間）を確保しようとすると、多数の走査ラインへ同時に黒データを書き込む必要があるが、黒データを同時に書き込む走査ラインの数を単に増やすと、走査ライン毎の輝度差が大きくなってしまう点である。

本発明の液晶表示装置は、複数の走査ラインと信号ラインとが交差する部分の液晶を順次走査によってオンされるスイッチング素子により駆動させる際、１フレーム期間にスイッチング素子のゲートを２回オンさせ、信号ラインからの画像データと黒データとを書き込む液晶表示装置であって、連続する複数の走査ラインに対応するスイッチング素子を同時にオンさせて黒データを書き込むことにより黒表示させる表示制御手段と、前記画像データ及び前記黒データの前記液晶への書き込みに必要な時間と、各走査ラインにおける表示輝度比が所定の値を超えないように設定された走査ラインの数とに基づき、表示制御手段による黒データの書き込みを制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
また、前記同時に黒データを書き込む走査ラインの数である同時黒書き込みライン数ｘは、
ｎ；全走査ライン数
ｔＢ；黒表示期間
ｔＦ；１フレーム期間
としたとき、
１００−１００×（ｔＢ−ｔＦ／（ｎ＋ｎ／ｘ））ｔＢ≦４（輝度比：％）
（ここで、ｔＦ／（ｎ＋ｎ／ｘ）は、前記黒データを前記液晶に書き込む時間である）
の条件を満たしていることを特徴とする。
また、前記画像データ及び前記黒データを前記液晶に書き込む時間は、前記スイッチング素子の充電に必要な時間を上回るように設定されていることを特徴とする。
本発明の液晶表示制御方法は、複数の走査ラインと信号ラインとが交差する部分の液晶を順次走査によってオンされるスイッチング素子により駆動させる際、１フレーム期間にスイッチング素子のゲートを２回オンさせ、信号ラインからの画像データと黒データとを書き込む液晶表示制御方法であって、連続する複数の走査ラインに対応するスイッチング素子を同時にオンさせて黒データを書き込むことにより黒表示させる工程と、前記画像データ及び前記黒データの前記液晶への書き込みに必要な時間と、各走査ラインにおける表示輝度比が所定の値を超えないように設定された走査ラインの数とに基づき、黒データの書き込みを制御する工程とを有することを特徴とする。
また、前記同時に黒データを書き込む走査ラインの数である同時黒書き込みライン数ｘは、
ｎ；全走査ライン数
ｔＢ；黒表示期間
ｔＦ；１フレーム期間
としたとき、
１００−１００×（ｔＢ−ｔＦ／（ｎ＋ｎ／ｘ））ｔＢ≦４（輝度比：％）
（ここで、ｔＦ／（ｎ＋ｎ／ｘ）は、前記黒データを前記液晶に書き込む時間である）
の条件を満たしていることを特徴とする。
また、前記画像データ及び前記黒データを前記液晶に書き込む時間は、前記スイッチング素子の充電に必要な時間を上回るように設定されていることを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、表示制御手段により連続する複数の走査ラインに対応するスイッチング素子が同時にオンされて黒データが書き込まれることで黒表示が行われるとき、制御手段により、画像データ及び黒データの液晶表示パネルへの書き込みに必要な時間と、各走査ラインにおける輝度比が所定の値を超えないように設定された走査ラインの数とに基づき、黒データの書き込みを制御するようにしたので、画像データ及び黒データの書き込み時間（電圧印加時間）を十分に確保することが可能になるとともにと、走査ライン毎に発生する輝度差を低減して、画質の劣化を防止することができる。

本発明の液晶表示装置は、画像データ及び黒データの書き込み時間（電圧印加時間）を十分に確保するとともに、走査ライン毎の輝度差を十分に低減するようにしたので、動画像の画像表示を行う際においても動きボケの発生を防止するとともに、各走査ライン間の輝度差が視認されない範囲で、確実に所望の画像を行うことが可能となり、高画質の動画像表示を実現することができる。

本発明の液晶表示装置においては、１フレーム期間（たとえば６０Ｈｚの順次走査（プログレッシブスキャン）の場合、１６．７ｍｓｅｃ）において、画像データ及び黒データの液晶表示パネルへの書き込む時間（電圧印加時間）を十分に確保するために、１走査ライン毎に順次画像データを書き込むとともに、連続する複数の走査ラインへ同時に黒データを書き込むことになるが、その際、画像データ及び黒データの液晶画素への書き込み時間（電圧印加時間）を十分に確保し、併せて走査ライン毎の表示輝度差が視認される程度に大きくなってしまわないように、同時に黒データを書き込むべき走査ラインの数を適切な値にして擬似インパルス表示を行わせる。

図１は本発明の液晶表示装置の一実施形態を説明するための図、図２は図１のゲートドライバの一構成例を示す図、図３はシングルスキャンとデュアルスキャンの定義を説明するための図、図４は図１の液晶表示装置による液晶表示制御方法を説明するための図、図５は図１の液晶表示装置における画像データ及び黒データの書き込みタイミングを示すタイミングチャート、図６は隣接するライン間における輝度差の識別限界について説明するための図、図７はそれぞれ仕様の異なる液晶表示装置においての同時黒書き込みライン数と最大輝度比との関係を示す図、図８はそれぞれ仕様の異なる液晶表示装置においての最大同時黒書き込みライン数を示す図、図９は同時黒書き込みライン数とデータ書き込み時間との関係を示す図である。

図１に示す液晶表示装置は、たとえば順次走査（プログレッシブスキャン）によって画像を表示させる表示方式を用いたものであって、後述の非線形素子（スイッチング素子）であるＴＦＴ（Thin Film Transistor）１５ａを用いたアクティブマトリクス型であり、制御ＣＰＵ１０、黒データ供給部１１、液晶コントローラ１２、ゲートドライバ１３、ソースドライバ１４、液晶表示パネル１５を備えている。

制御手段としての制御ＣＰＵ１０は、画像データ及び黒データに基づいて、液晶コントローラ１２による表示動作を制御する。また、制御ＣＰＵ１０は、液晶コントローラ１２による表示動作を制御するとき、黒データ供給部１１からの黒データを画像データに挿入させるが、その際、黒データの書き込みに要する電圧印加時間を確保でき、さらに後述の連続する走査ラインＧ１〜Ｇｎ毎の輝度差が大きくなってしまわないように設定された黒データを同時に書き込むべき走査ラインの数を基に制御する。なお、画像データ及び黒データの書き込み時間（電圧印加時間＝ゲートパルス幅）と、隣り合う走査ライン毎の輝度差が視認される程度に大きくなってしまわないように設定された黒データを同時に書き込むべき走査ラインの数の詳細については後述する。また、以下においては、黒データを同時に書き込むべき走査ラインの数を、同時黒書き込みライン数という。

黒データ供給部１１は、液晶表示パネル１５に黒表示を行わせるための黒データを液晶コントローラ１２に供給する。なお、黒データは、液晶コントローラ１２内に予め格納しておいてもよい。この場合には、黒データ供給部１１を省くことができる。

表示制御手段としての液晶コントローラ１２は、上述した制御ＣＰＵ１０の制御により、液晶表示パネル１５の表示動作をコントロールする。表示動作をコントロールするに際しては、画像データ及び黒データに基づき、ゲートドライバ１３及びソースドライバ１４を後述のように駆動させる。ゲートドライバ１３は、後述の各走査ラインＧ１〜Ｇｎを順次走査し、各走査ラインＧ１〜Ｇｎに接続されている後述のＴＦＴ１５ａのゲート電極Ｇに走査電圧を印加してＴＦＴ１５ａをオン状態とする。

このような順次走査によるＴＦＴ１５ａのオン状態を、画像データ書き込み期間とする。また、ゲートドライバ１３は、１フレーム期間内において、制御ＣＰＵ１０によって制御される、同時黒書き込みライン数に応じた後述の走査ラインを介して同時に後述の各ＴＦＴ１５ａのゲート電極Ｇに走査電圧を印加し、ＴＦＴ１５ａを２度オン状態とする。このような１フレーム期間内においての２度目のＴＦＴ１５ａのオン状態を、黒データ書き込み期間とする。

ソースドライバ１４は、画像データ書き込み期間において、画像データに応じた信号電圧をいずれかの信号ラインを介し、後述のＴＦＴ１５ａのソース電極Ｓに印加する。後述のＴＦＴ１５ａのソース電極Ｓに印加された信号電圧が後述の画素電極１５ｂに書き込まれると、一定の電位に設定された後述の共通電極１５ｃと画素電極１５ｂに書き込まれた信号電圧との電位差により光の透過量が制御されて画像表示が行われる。

また、ソースドライバ１４は、黒データ書き込み期間において、黒データに応じた信号電圧をいずれかの信号ラインを介し、ＴＦＴ１５ａのソース電極Ｓに印加する。後述のＴＦＴ１５ａのソース電極Ｓに印加された信号電圧が画素電極１５ｂに書き込まれると、一定の電位に設定された共通電極１５ｃと画素電極１５ｂに書き込まれた信号電圧との電位差により光の透過量が制御されて黒表示が行われる。

液晶表示パネル１５は、図示しない第１の基板に形成された複数の走査ラインＧ１〜Ｇｎと、図示しない第２の基板に形成された複数の信号ラインＳ１〜Ｓｍとが格子状に配置され、さらに図示しない第１及び第２の基板間に異方性誘電率を有する液晶が封入され、各走査ラインＧ１〜Ｇｎと信号ラインＳ１〜Ｓｍとが交差する部分に印加される画像データに応じた電界の強さを調節して第１及び第２の基板を透過する光の量を調節することにより所望の画像を表示させるものである。また、各走査ラインＧ１〜Ｇｎと各信号ラインＳ１〜Ｓｍとが交差する部分の近傍には、ＴＦＴ１５ａが配置されている。なお、ＲＧＢの画素に対応させる場合はそれぞれの画素に対応するように３個のＴＦＴ１５ａが配置されることになるが、ここでは説明の便宜上、１個のＴＦＴ１５ａの場合について示している。

各ＴＦＴ１５ａのゲート電極Ｇは走査ラインＧ１〜Ｇｎに接続され、そのソース電極Ｓは信号ラインＳ１〜Ｓｍに接続され、そのドレイン電極Ｄは画素電極１５ｂに接続されている。上記の図示しない第１及び第２の基板は、対向する位置に配置され、ＩＴＯ等の透明電極によりガラス基板表面の一面に共通電極１５ｃが形成されている。そして、この共通電極１５ｃと第１のガラス基板上に形成された画素電極１５ｂとの間に液晶が封入されている。

ここで、図２により、ゲートドライバ１３の一構成例について説明する。
図２は、たとえばＸＧＡ（１０２４×７６８：シングルスキャン）の仕様による場合であって、同時黒書き込みライン数がたとえば４本である場合を示している。

図２（ａ）に示すように、ゲートドライバ１３は、４本の表示ラインに対応させて設けられた複数のセレクタ部１３ｂを有している。各セレクタ部１３ｂの入力側には、上述した液晶コントローラ１２からの制御信号を取り込むための複数のシフトレジスタ１３ｃが設けられている。これらシフトレジスタ１３ｃの数は、
「表示ライン数＋表示ライン数／同時黒書き込みライン数」
となっている。

ここでは、走査ラインＧ１〜Ｇｎのそれぞれが各表示ラインに相当し、たとえばＸＧＡ（１０２４×７６８：シングルスキャン）の仕様による場合、
表示ライン数＝７６８本
同時黒書き込みライン数＝４本
であるため、
シフトレジスタ１３ｃの数は、７６８＋７６８／４＝９６０となる。
各セレクタ部１３ｂの出力側には、表示ライン数＝７６８本に相当するゲートバッファ１３ｄが設けられている。

表示ラインの１〜４本目に対応するセレクタ部１３ｂには、シフトレジスタ１３ｃのたとえば７００番目からのデータが取り込まれ、表示ラインの５〜８本目に対応するセレクタ部１３ｂには、シフトレジスタ１３ｃのたとえば７００−５＝６９５番目からのデータが取り込まれ、以降、同様にしてそれぞれ４本の表示ラインに対応させて設けられた各セレクタ部１３ｂに後述のシフトレジスタ１３ｃからデータが取り込まれるようになっている。

ここで、たとえば表示ラインの１〜４本目に対応するセレクタ部１３ｂには、シフトレジスタ１３ｃのたとえば７００番目からのデータが取り込まれるようになっているが、これは黒書き込み動作を、画像データの書き込み後、所定時間ずらして実施する必要があるためである。ずらす時間としては、どのくらいの時間黒を表示するかで決まるものであり、たとえば、１フレーム期間である１６．７ｍｓｅｃのうち５０％の時間黒を表示するのであれば、表示ラインに画像データを書き込んだ後、１６．７×０．５＝８．３５ｍｓｅｃ後に黒データを書き込むように、接続されるべきシフトレジスタ１３ｃが選択される。

すなわち、たとえばＸＧＡ（１０２４×７６８：シングルスキャン）の仕様による場合、黒データを４ライン同時に書き込み、５０％の黒データを表示しようとすると、シフトレジスタ１３ｃのシフトクロックＨ（ｍｓｅｃ）は、
Ｈ＝１６．７／（７６８＋７６８／４）
となる。そこで、たとえば８．３５ｍｓｅｃ後、すなわち１フレーム期間における５０％の期間に黒データを書き込むには、８．３５／Ｈ後のシフトレジスタ１３ｃが接続されることになる。

図２（ｂ）は、ゲートドライバ１３の出力を示すものであるが、その詳細は後述する。
図２（ｃ）は、セレクタ部１３ｂを構成する論理回路を示すものであり、説明の都合上、図中最上位に位置しているセレクタ部１３ｂを示している。また、図２（ｃ）に示す論理回路は、１本の表示ラインに相当するものであり、４本の表示ラインに対応させるためには論理回路が４つ必要となるが、いずれも同じ構成であるため、ここではその図示を省略する。

図２（ｃ）に示す論理回路は、ＮＡＮＤゲート１３ｅ、ＡＮＤゲート１３ｆ、ＯＲゲート１３ｇを備えている。そして、シフトレジスタ１３ｃの１番目からのデータと、シフトレジスタ１３ｃの７００番目からのデータを入力とするＮＡＮＤゲート１３ｅからの論理出力とがＡＮＤゲート１３ｆに入力されると、ＡＮＤゲート１３ｆからの論理出力がＯＲゲート１３ｇに入力される。ＯＲゲート１３ｇにＡＮＤゲート１３ｆからの論理出力とシフトレジスタ１３ｃの７００番目からのデータとが入力されると、ＯＲゲート１３ｇからの論理出力が得られる。この論理出力がゲートバッファ１３ｄを介して出力されることで、図２（ｂ）の出力が得られる。

このように、たとえばＸＧＡ（１０２４×７６８：シングルスキャン）の仕様による場合、各セレクタ部１３ｂの入力側に９６０個のシフトレジスタ１３ｃを設け、各セレクタ部１３ｂの出力側に表示ライン数＝７６８本に相当するゲートバッファ１３ｄを設けることで、同時黒書き込みの制御を適切に行うことができる。また、表示ライン数＝７６８本に相当するゲートバッファ１３ｄを設けることで、各セレクタ部１３ｂからの出力の安定化等を図ることができる。

なお、ゲートドライバ１３の構成については、たとえばＸＧＡ（１０２４×７６８：シングルスキャン）の仕様による場合を説明したが、Ｆｕｌｌ ＨＤ（１９２０×１０８０：シングルスキャン）の仕様による場合やＦｕｌｌ ＨＤ（１９２０×１０８０：デュアルスキャン）の仕様による場合は、上記同様にしてセレクタ部１３ｂ、シフトレジスタ１３ｃ、ゲートバッファ１３ｄの数を設定すればよい。ここで、シングルスキャンとは、たとえば図３（ａ）に示すように、上述した液晶表示パネル１５の画面を分割せずに走査ラインＧ１〜Ｇｎを順次走査することであり、デュアルスキャンとは、たとえば図３（ｂ）に示すように、上述した液晶表示パネル１５へ画像を表示する際、画面を垂直方向で２分割（画面上部と画面下部）し画像データの書き込み走査を行い、それぞれの走査ラインＧ１〜Ｇ1/2×ｎ、走査ラインＧ1/2×n〜Ｇｎを同時に順次走査することである。また、セレクタ部１３ｂは、４本の表示ライン１３ａに対応させているが、これに限るものではなく、後述の（ａ）式を満たすように、対応させるべき表示ライン１３ａの数を設定すればよい。

次に、図４により、液晶表示制御方法について説明する。
図４（ａ）はゲートドライバ１３の出力を示すものであり、図４（ｂ）はソースドライバ１４の出力を示すものである。また、図４（ａ）は、１フレーム期間；ｔＦ＝１６．７ｍｓｅｃの場合を示している。ここでの１フレーム期間は、たとえば６０Ｈｚの順次走査における場合である。また、走査ラインＧ１〜Ｇｎのうち、たとえば走査ラインＧ１〜Ｇ４での画像表示期間はそれぞれＴ１〜Ｔ４（Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４）となっている。また、たとえば走査ラインＧ１〜Ｇ４での黒表示期間は、それぞれＢ１〜Ｂ４（Ｂ１＜Ｂ２＜Ｂ３＜Ｂ４）となっている。なお、本願明細書において、単に黒表示期間と記載する場合は、最大黒表示期間を指すこととする。

すなわち、制御ＣＰＵ１０によって制御される液晶コントローラ１２によるコントロールにより、ゲートドライバ１３が１フレーム期間に、上述したＴＦＴ１５ａを２回ＯＮさせるように各走査ラインに走査電圧を印加する。そして、ソースドライバ１４によりその画像データ書き込み期間に画像データが書き込まれ、さらに同時黒書き込みライン数であるたとえば４本の連続した走査ラインに同時に走査電圧が印加された黒データ書き込み期間に黒データが書き込まれるようにしている。

同時黒書き込みライン数は、次の（ａ）式を満たすものである。
１００−１００×（ｔＢ−ｔＦ／（ｎ＋ｎ／ｘ））ｔＢ≦４（％）・・・（ａ）
ここで、
ｘ；同時黒書き込みライン数
ｎ；全走査ライン数
ｔＢ；黒表示期間
ｔＦ；１フレーム期間
である。
なお、（ａ）式において数字の４（％）は、輝度比を示すものであるが、その詳細は後述する。

ここで、ｔＦ／（ｎ＋ｎ／ｘ）は、画像データ及び黒データを書き込む時間（画像データ書き込み期間、黒データ書き込み期間）であり、たとえばｔＦ＝１６．７ｍｓｅｃ、ｎ＝７６８、ｘ＝４とすると、上述のデータ書き込み期間は約１７．４μｓｅｃとなる。通常、このデータ書き込み期間は、上述したＴＦＴ１５ａの充電に必要な時間以上となるようにする必要があり、現在の一般的な液晶表示パネルにおいては、約１０μｓｅｃ以上を確保することが必要である。

次に、上述した輝度比について説明する。
図５は、画像データ及び黒データの書き込みタイミングを示す図であり、画像データを１走査ライン毎に順次書き込みするとともに、黒データを複数走査ライン毎に同時書き込みした場合、最大画像表示期間を有する走査ラインと最小画像表示期間を有する走査ラインが隣接して存在することとなる。

すなわち、表示輝度は各走査ラインにおける画像表示期間に比例するため、最大画像表示期間が生じる走査ラインと最小画像表示期間が生じる走査ラインとでそれぞれの表示輝度が異なることになる。後述の隣接する領域の輝度差の識別限界に関する実験を行った結果、たとえば表示輝度が４００ｃｄ／ｍ^２ における識別限界の輝度比は３．５％であった。

このような実験の結果から、隣り合う走査ラインにおける輝度比が３．５％以内となるように、同時黒書き込みライン数を設定すれば、各走査ライン間で生じる輝度差を識別限界以下とすることが可能となることが分かった。

次に、輝度差の識別限界について説明する。
図６は、同時黒書き込みライン数を設定する際の輝度比に関わる輝度差の識別限界について説明する図であって、実際に実験して評価した結果である。図６では、縦軸に表示輝度差ＬｏｇΔＩを示し、横軸に背景輝度ＬｏｇＩを示している。

図６のように、表示輝度と識別限界輝度との輝度差ΔIは、おおよそ
Ｌｏｇ（ΔＩ）＝０．９３×ｌｏｇ（Ｉ）−１．３
のような関係にあることが分かる。ここで、表示輝度が５００ｃｄ／ｍ^２ のとき、上記の輝度差ΔＩは１６．２ｃｄ／ｍ^２ であり、輝度比は３．２％である。また、表示輝度が１００ｃｄ／ｍ^２ のとき、上記の輝度差ΔＩは０．５６ｃｄ／ｍ^２ であり、輝度比は３．６％である。つまり、図６の識別限界のラインの上側が輝度差が識別される領域であり、その下側が輝度差が視聴者に識別されない領域となり、それぞれの領域の境が輝度差の識別限界となる。なお、ここでは、最大３．６％の輝度比が輝度差の識別限界となっているが、これは表示輝度などの要因によって変化するものであり、実際の表示においては輝度比が最大４％以下であれば識別されないことが実験の結果、分かった。

次に、図７及び図８により、それぞれ仕様の異なる液晶表示装置においての最適な同時黒書き込みライン数について説明する。
図７（ａ）は、ＸＧＡ（１０２４×７６８：シングルスキャン）の仕様による場合の実験結果であり、縦軸に最大輝度比（％）を示し、横軸に同時黒書き込みライン数を示し、さらに１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間とした時、５０％の期間を黒表示期間とした時、７０％の期間を黒表示期間とした時をそれぞれ示している。図７（ａ）より、最大輝度比が上述したたとえば３．６％となるように同時黒書き込みライン数を設定しようとすると、図８（ａ）に示すように、１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間とした時は２０、５０％の期間を黒表示期間とした時は１４、７０％の期間を黒表示期間とした時は９であることが分かる。

ちなみに、最大輝度比が上述した４％となるように同時黒書き込みライン数を設定しようとすると、１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間とした時は２０＋α、５０％の期間を黒表示期間とした時は１６、７０％の期間を黒表示期間とした時は１０となることが分かる。いずれにしても、最大輝度比が識別限界である４％以下となるように同時黒書き込みライン数を設定すればよく、たとえば図８（ｂ）に示すように、１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間とした時は１６、５０％の期間を黒表示期間とした時は１６、７０％の期間を黒表示期間としたの時は８とするように、キリの良い数値としてもよい。ここで、キリの良い数値とは、たとえばＸＧＡ（１０２４×７６８：シングルスキャン）の仕様による場合、７６８／１６＝４８といったように、全走査ライン数を同時黒書き込みライン数で割ったときに端数が出ない値である。このように、同時黒書き込みライン数をキリの良い数値に設定することで、同時黒書き込み時におけるライン制御が容易となる。

図７（ｂ）は、Ｆｕｌｌ ＨＤ（１９２０×１０８０：シングルスキャン）の仕様による場合の実験結果であり、上記同様に、１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間とした時、５０％の期間を黒表示期間としたの時、７０％の期間を黒表示期間とした時をそれぞれ示している。図７（ｂ）より、最大輝度差が上述したたとえば３．６％となるように同時黒書き込みライン数を設定しようとすると、図８（ａ）に示すように、１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間とした時は２７、５０％の期間を黒表示期間とした時は２０、７０％の期間を黒表示期間とした時は１２となることが分かる。ちなみに、最大輝度比が上述した４％となるように同時黒書き込みライン数を設定しようとすると、１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間とした時は２７＋α、５０％の期間を黒表示期間とした時は２０＋α、７０％の期間を黒表示期間とした時は１４となることが分かる。いずれにしても、最大輝度比が識別限界である４％以下となるように同時黒書き込みライン数を設定すればよく、たとえば図８（ｂ）に示すように、キリの良い数値として１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間とした時は２４、５０％の期間を黒表示期間とした時は２０、７０％の期間を黒表示期間とした時は１２としてもよい。

図７（ｃ）は、Ｆｕｌｌ ＨＤ（１９２０×１０８０：デュアルスキャン）の仕様による場合の実験結果であり、上記同様に、１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間とした時、５０％の期間を黒表示期間とした時、７０％の期間を黒表示期間とした時をそれぞれ示している。図７（ｃ）より、最大輝度差が上述したたとえば３．６％となるように同時黒書き込みライン数を設定しようとすると、図８（ａ）に示すように、１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間とした時は１４、５０％の期間を黒表示期間とした時は１０、７０％の期間を黒表示期間とした時は７となることが分かる。ちなみに、最大輝度比が上述した４％となるように同時黒書き込みライン数を設定しようとすると、１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間の時は１６、５０％の期間を黒表示期間とした時は１２、７０％の期間を黒表示期間とした時は７＋αとなることが分かる。いずれにしても、最大輝度比が識別限界である４％以下となるように同時黒書き込みライン数を設定すればよく、たとえば図８（ｂ）に示すように、キリの良い数値として１フレーム期間の３０％の期間を黒表示期間とした時は１５、５０％の期間を黒表示期間とした時は１０、７０％の期間を黒表示期間とした時は６としてもよい。

次に、図９により、同時黒書き込みライン数とデータ書き込み時間との関係について説明する。
図９（ａ）は、ＸＧＡ（１０２４×７６８：シングルスキャン）の仕様による場合の実験結果であり、同時黒書き込みライン数を２以上に設定した場合、通常の液晶表示パネルにおいて必要とされる電圧印加時間である１０μｓｅｃ以上のデータ書き込み時間を確保することが可能となることが分かる。図９（ｂ）は、Ｆｕｌｌ ＨＤ（１９２０×１０８０：シングルスキャン）の仕様による場合の実験結果であり、同時黒書き込みライン数を２以上に設定した場合、通常の液晶表示パネルにおいて必要とされる電圧印加時間である１０μｓｅｃ以上のデータ書き込み時間を確保することが可能となることが分かる。図９（ｃ）は、Ｆｕｌｌ ＨＤ（１９２０×１０８０：デュアルスキャン）の仕様による場合の実験結果であり、同時黒書き込みライン数を２以上に設定した場合、通常の液晶表示パネルにおいて必要とされる電圧印加時間である１０μｓｅｃ以上のデータ書き込み時間を確保することが可能となることが分かる。つまり、これらの結果は、同時黒書き込み時のデータ書き込み期間をＴＦＴ１５ａへの必要な充電時間以上とするための同時黒書き込みライン数を示すものであって、それぞれ１０μｓｅｃに限らず、液晶表示パネルのスイッチング素子の充電に必要な時間を上回るように同時黒書き込みライン数を設定すればよい。

このように、本実施形態では、液晶コントローラ１２により連続する複数の走査ラインに対応するスイッチング素子であるＴＦＴ１５ａが同時にオンされて黒データが書き込まれることにより黒表示が行われるとき、制御ＣＰＵ１０により、データ書き込みに必要な期間と、各走査ラインにおける輝度比が識別限界である４％を超えないように設定された同時黒書き込みラインの数とに基づき、黒データの書き込みを制御するようにしたので、十分なデータ書き込み時間の確保と、走査ライン毎の輝度差の低減とを同時に図ることができる。

ホールド型表示装置であればよく、たとえばマイクロレンズアレイ構造を用いた電気泳動ディスプレイにも適用可能である。また、平面パネル型の液晶表示パネル１５を搭載している機器であればよく、パーソナルコンピュータ、テレビ受信機等の身近な機器に限らず、計測機器、医療機器、産業機器全般等にも適用可能である。

本発明の液晶表示装置の一実施形態を説明するための図である。 図１のゲートドライバの一構成例を示す図である。 シングルスキャンとデュアルスキャンの定義を説明するための図である。 図１の液晶表示装置による液晶表示制御方法を説明するための図である。 図１の液晶表示装置における画像データ及び黒データの書き込みタイミングを示すタイミングチャートである。 隣接するライン間における輝度差の識別限界について説明するための図である。 それぞれ仕様の異なる液晶表示装置においての同時黒書き込みライン数と最大輝度比との関係を示す図である。 それぞれ仕様の異なる液晶表示装置においての最大同時黒書き込みライン数を示す図である。 同時黒書き込みライン数とデータ書き込み時間との関係を示す図である。 従来の動画像の表示における動きボケの低減方法の一例を示す図である。 従来の動画像の表示における動きボケの低減方法の他の例を示す図である。

符号の説明

１０ 制御ＣＰＵ
１１ 黒データ供給部
１２ 液晶コントローラ
１３ ゲートドライバ
１４ ソースドライバ
１５ 液晶表示パネル
１５ａ ＴＦＴ
Ｇ１〜Ｇｎ 走査ライン
Ｓ１〜Ｓｍ 信号ライン

Claims (6)

1. 複数の走査ラインと信号ラインとが交差する部分の液晶を順次走査によってオンされるスイッチング素子により駆動させる際、１フレーム期間に前記スイッチング素子のゲートを２回オンさせ、前記信号ラインからの画像データと黒データとを書き込む液晶表示装置であって、
   連続する複数の前記走査ラインに対応する前記スイッチング素子を同時にオンさせて前記黒データを書き込むことにより黒表示させる表示制御手段と、
   前記画像データ及び前記黒データの前記液晶への書き込みに必要な時間と、各走査ラインにおける表示輝度比が所定の値を超えないように設定された前記走査ラインの数とに基づき、前記表示制御手段による前記黒データの書き込みを制御する制御手段とを備える
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記同時に黒データを書き込む走査ラインの数である同時黒書き込みライン数ｘは、
   ｎ；全走査ライン数
   ｔＢ；黒表示期間
   ｔＦ；１フレーム期間
   としたとき、
   １００−１００×（ｔＢ−ｔＦ／（ｎ＋ｎ／ｘ））ｔＢ≦４（輝度比：％）
   （ここで、ｔＦ／（ｎ＋ｎ／ｘ）は、前記黒データを前記液晶に書き込む時間である）
   の条件を満たしている
   ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記画像データ及び前記黒データを前記液晶に書き込む時間は、前記スイッチング素子の充電に必要な時間を上回るように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 複数の走査ラインと信号ラインとが交差する部分の液晶を順次走査によってオンされるスイッチング素子により駆動させる際、１フレーム期間に前記スイッチング素子のゲートを２回オンさせ、前記信号ラインからの画像データと黒データとを書き込む液晶表示制御方法であって、
   連続する複数の前記走査ラインに対応する前記スイッチング素子を同時にオンさせて前記黒データを書き込むことにより黒表示させる工程と、
   前記画像データ及び前記黒データの前記液晶への書き込みに必要な時間と、各走査ラインにおける表示輝度比が所定の値を超えないように設定された前記走査ラインの数とに基づき、前記黒データの書き込みを制御する工程とを有する
   ことを特徴とする液晶表示制御方法。
5. 前記同時に黒データを書き込む走査ラインの数である同時黒書き込みライン数ｘは、
   ｎ；全走査ライン数
   ｔＢ；黒表示期間
   ｔＦ；１フレーム期間
   としたとき、
   １００−１００×（ｔＢ−ｔＦ／（ｎ＋ｎ／ｘ））ｔＢ≦４（輝度比：％）
   （ここで、ｔＦ／（ｎ＋ｎ／ｘ）は、前記黒データを前記液晶に書き込む時間である）
   の条件を満たしている
   ことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示制御方法。
6. 前記画像データ及び前記黒データを前記液晶に書き込む時間は、前記スイッチング素子の充電時間を上回るように設定されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の液晶表示制御方法。

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