JP2006330171A

JP2006330171A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2006330171A
Application number: JP2005151032A
Authority: JP
Inventors: Aya Tanaka; 綾田中; Tetsuya Kobayashi; 哲也小林; Shinpei Nagatani; 真平永谷
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-05-24
Filing date: 2005-05-24
Publication date: 2006-12-07
Also published as: US20070120799A1; US8072407B2

Abstract

【課題】応答速度を速くし、動画特性を向上し、階調視角特性を改善することを課題とする。
【解決手段】画素を選択するための複数のゲートライン及び画素データを供給するための複数のデータラインを含む液晶パネル（１０１）と、１フレームを複数フィールドに分割し、フレームデータをフィールドデータに変換し、データラインにフィールドデータを供給するデータドライバ（１０３，１０４）とを有する液晶表示装置が提供される。複数フィールドのうちの最終フィールドでは、フレームデータが最小階調値から第１の階調値まではデータラインに第１の定電圧を印加する。複数フィールドのうちの先頭フィールドでは、フレームデータが第２の階調値から最大階調値まではデータラインに第１の定電圧よりも高い第２の定電圧を印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄型軽量、低消費電力の観点から広くＰＣ（パーソナルコンピュータ）用モニターとして普及しているが、近年、デジタルテレビの拡大とともに、高解像度が実現できるテレビ向け液晶パネルの需要が高まり、ＣＲＴに迫る表示品位が要求されている。とりわけ、液晶表示装置ではＣＲＴに比べて応答速度が遅いことが知られており、この応答速度を改善し、優れた動画性能を実現することが急務となっている。

液晶表示装置の応答速度が遅い理由としては、まず液晶分子自体の応答が遅いことが挙げられ、低温時や、低階調などでは１フレーム周期以内に液晶が応答できず、その結果動画においてボケや残像が発生することが問題となっている。また、液晶表示装置は背面の照明装置による光を利用して表示を行っているため、１フレーム期間中点灯し続けているため、１フレーム中でパルス点灯をするＣＲＴやプラズマ表示装置と比較し動画性能に劣ることが知られている。前者はホールド型ディスプレイ、後者はインパルス型ディスプレイと称される。ホールド型ディスプレイについては、下記の非特許文献１に説明されている。

液晶表示装置の応答速度自体を改善する技術としては、図６に示されるように、すでに広く知られているオーバードライブ技術がある。通常駆動８０１及びオーバードライブ駆動８０２において、上段は輝度の応答波形を示し、下段はデータ波形を示す。通常駆動８０１では、実効電圧８０３はデータ波形の実効電圧を示し、応答時間Ｔ２は１フレームＦＲ１の輝度の応答時間（輝度比１０％〜９０％の時間）を示す。オーバードライブ駆動８０２では、データ波形の実効電圧は通常駆動８０１のものより増加分８０４だけ増加されており、そのため、１フレームＦＲ１の輝度の応答時間Ｔ３は応答時間Ｔ２よりも短くなる。

通常、液晶は印加される電圧が高いほど応答性がよいため、オーバードライブ駆動８０２は、応答の立ち上がり時には本来印加されるべきデータ電圧よりも高い電圧を印加することで、液晶の応答を加速させ応答速度の遅い階調で応答速度を改善する手法である。逆に応答の立下りでは、本来のデータ電圧よりも低い電圧を印加することで応答を加速させる。

この実効電圧の増加分（補正値）８０４については、第ｍフレームと第ｍ−１フレームのデータ比較により第ｍフレームの補正値を決定する方法や、第ｍ−２フレーム、第ｍ−１フレーム、第ｍフレームのデータ比較で第ｍ−１フレームの補正値を決定する方法等が知られている。

しかし、従来の駆動では第１フレーム周期（１／駆動周波数）で本来のデータ電圧よりも高い電圧を印加することで応答速度を改善できるが、液晶自体の応答速度の遅い階調では６０Ｈｚ駆動時、１フレーム周期にあたる１６ｍｓ以下までにしか応答時間を改善できない。これは、応答を加速する電圧が高すぎるとオーバーシュートにより動画表示に影響が出るため、この電圧値に限りがあるためである。

また、ＶＡ方式の液晶パネルにおいては、高電圧印加時の液晶分子の配向乱れが顕著になる現象が確認されている。図７に示されるようにＶＡ方式の場合、電圧無印加時（黒表示時）に垂直配向している液晶分子９０１が、パネル内に配された構造物もしくは電界方向によって、電圧の印加とともに倒れ始める。通常、印加電圧が最大のとき白表示となり、また液晶分子９０２及び９０３も最も倒れる。液晶分子９０２は、正常時の白表示の液晶分子であり、液晶配向方向９１２を有する。液晶分子９０３は、配向異常時の白表示の液晶分子であり、液晶配向方向９１３を有する。白表示のとき、液晶分子が正規の配向方向に倒れることが望ましいが、急激な電圧印加によって倒れた場合、配向方向にばらつきが出ることがある。

図８は、１フレームオーバードライブ駆動１００１及び２フレームオーバードライブ駆動１００２を示す図である。１フレームオーバードライブ駆動１００１では、第１フレームＦＲ１のみオーバードライブによりデータ波形の実効電圧を増加分１００７増加させる。２フレームオーバードライブ駆動１００２では、第１フレームＦＲ１のデータ波形の実効電圧を増加分１００５増加させ、第２フレームＦＲ２のデータ波形の実効電圧の絶対値を増加分１００６増加させる。図７の正常時の液晶分子９０２では、第２フレームＦＲ２のオーバードライブにより輝度１００４が向上する。しかし、図７の配向異常時の液晶分子９０３では、第２フレームＦＲ２の輝度１００３が液晶配向乱れにより低下する。

正規の配向方向の液晶分子は輝度に最大限寄与するが、この配向方向がずれた分子によって輝度の低下が起こる。配向異常の液晶分子もパネル内の配向規制力により時間と共に正規の配向方向に戻っていくが、この輝度低下が第２フレームＦＲ２の応答波形に影響を及ぼすことがある。すなわち動画特性にも影響を及ぼすため、第２フレームＦＲ２でのデータ電圧の変換が必要となってくる。

この場合、本来のデータ電圧レベルに到達するのに２フレーム（３２ｍｓ）を要することになり、これが動画特性を劣化させる要因の一つでもあった。

次に、特にテレビ向けの液晶表示装置における問題点としてＶＡ方式の液晶表示装置では、正面から見た表示と、斜めから見た表示とに輝度差、色度差が生じることが知られている。つまり、斜めから見たときに輝度が浮き、白っぽい表示となってしまうことで、正面との色差が大きくなり斜め方向からも見る可能性のある液晶表示装置には都合が悪かった。これは液晶表示装置が複屈折を利用して表示をしているからで、ＶＡ方式の場合、液晶分子が倒れるに従って斜めから見たときに階調−輝度特性が正面での階調−輝度特性と異なることに起因している。

図９（Ａ）は、手前から見た液晶分子を示す図である。液晶分子４０１は手前に倒れる液晶分子、液晶分子４０２は奥に倒れる液晶分子である。図９（Ｂ）は、印加電圧（階調）及び透過率（輝度）の関係を示す図である。特性線４１１は正面、特性線４１２は奥６０度、特性線４１３は４分割の上６０度、特性線４１４は手前６０度の特性を示す。

斜めから見たときに、手前に倒れてくる液晶分子４０１と、奥に倒れる液晶分子４０２によって形成される階調−輝度特性が異なり、その和が見た目の階調−輝度特性となるため、斜め方向かみた場合、輝度、色度に差が生じることになる。

この階調視角特性の改善のためには、既にいくつかの方法が提案されている。それらの原理は時間的に複数の階調−輝度特性を持つことにより、斜めから見たときの階調−輝度特性のうねりを緩和しようとするもので、例えば、１画素内に複数の領域を有し、印加される電圧が変わるようにすることで、画素内に複数の階調−輝度特性を持たせる方法や、フレーム単位で異なる電圧を印加することで、フレーム単位で複数の電圧−輝度特性を持ち、時間平均で所望の輝度を達成する方法などである。これらはハーフトーン技術と呼ばれる。画素内にて複数の階調−輝度特性をもつ手法については、例えば、下記の特許文献１に記載されている。

一般のＰＣモニタでもテレビ視聴が一般的となった今、動画特性を改善しつつ、かつ同時にＶＡ方式での視角特性の改善を行うことが要求されているが、同時に実現する技術はなく、かつ複数技術を同時に使用すると歩留まり低下、コストアップ等の問題があった。各社量産体制に入った今、コストアップは重要な課題である。

また、下記の特許文献２には、１秒間に複数フレームでの画像を表示する表示素子において、１フレームＦ₀ は少なくとも２フィールドＦ₁ ，Ｆ₂ に分割し表示され、１フィールドＦ₁ 中の少なくとも１サブフィールド１Ｆにおいて第一の輝度Ｔｘで所望の画像を表示し、残る１サブフィールド２Ｆにおいては該第一の輝度より小さく且つ０より大きい第二の輝度Ｔｙで該第一の輝度で表示した画像と実質的に同一の画像を表示することが記載されている。

また、下記の特許文献３には、従来駆動している１フレームを２つのフィールドに分割して２倍速駆動で駆動すると共に、第１のフィールドでは予め定めた変換方法により表示データを補正し補正表示データを算出し該補正表示データにより駆動し、第２のフィールドでは上記データ変換を行わない表示データにより駆動することが記載されている。

特表平08-507880号公報特開2000-338464号公報特開2002-132224号公報電子情報通信学会技術報告書EID2000-47 p13-18(2000-09)

本発明の目的は、応答時間を１フレーム周期よりもさらに短くすることができ、動画表示に対して優れた液晶表示を可能にし、及び／又はＶＡ方式特有の階調視角特性の改善を行うことにある。

本発明の一観点によれば、画素を選択するための複数のゲートライン及び画素データを供給するための複数のデータラインを含む液晶パネルと、１フレームを複数フィールドに分割し、フレームデータをフィールドデータに変換し、データラインにフィールドデータを供給するデータドライバとを有する液晶表示装置が提供される。複数フィールドのうちの最終フィールドでは、フレームデータが最小階調値から第１の階調値まではデータラインに第１の定電圧を印加する。複数フィールドのうちの先頭フィールドでは、フレームデータが第２の階調値から最大階調値まではデータラインに第１の定電圧よりも高い第２の定電圧を印加する。

応答速度を速くすることができる。また、動画特性を向上することができる。また、階調視角特性を改善することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による液晶表示装置の構成例を示す図である。タイミングコントローラ１０４は、データ変換器１０５を有し、メモリ１０６に対して読み出し及び書き込みが可能である。データ変換器１０５は、１フレームを複数フィールドに分割し、フレームデータをフィールドデータに変換する。ゲートドライバ１０２は、タイミングコントローラ１０４の制御の下、液晶パネル１０１内のゲートライン（走査線）にフィールド毎にゲートパルス電圧を供給する。ゲートラインは、画素を選択するためのラインである。データドライバ１０３は、タイミングコントローラ１０４の制御の下、液晶パネル１０１内のデータライン（信号線）にフィールド毎にデータ電圧を供給する。データラインは、画素データを供給するためのラインである。液晶パネル１０１は、複数のゲートライン及び複数のデータラインが交差し、その交差部にアクティブ素子（ＴＦＴ：薄膜トランジスタ）を有したアレイ基板と、少なくともＩＴＯを形成した対抗基板とを有する。アレイ基板及び対向基板は、その間に液晶層を狭持する。各画素には上記のＴＦＴが配置されている。ＴＦＴは、一部又は全てがポリシリコンで形成される。また、ＴＦＴは、そのゲートがゲートラインに接続され、そのドレインがデータラインに接続される。ゲートラインにゲートパルスが供給されると、それに対応するＴＦＴがオンし、そのＴＦＴの画素を選択することができる。選択されたＴＦＴの画素では、データラインに供給されるデータ電圧に応じて液晶分子の配向方向が決まり、光の透過量が決まり、その画素の階調値を制御することができる。

図２は、通常オーバードライブ駆動２０１及び１フレーム２分割オーバードライブ駆動２０２を示す図である。通常オーバードライブ駆動２０１及び１フレーム２分割オーバードライブ駆動２０２において、上段は輝度の応答波形を示し、下段はデータラインのデータ波形を示す。なお、データ波形の０はグランドを意味するものではない。通常オーバードライブ駆動２０１では、第１フレームＦＲ１のデータ波形の実効電圧は増加分２０３増加する。

１フレーム２分割オーバードライブ駆動２０２では、第１フレームＦＲ１を第１フィールドＦＤ１及び第２フィールドＦＤ２に分割してオーバードライブ駆動し、第２フレームＦＲ２のオーバードライブ駆動は行わない。第１フィールドＦＤ１では、データ波形の実効電圧を増加分２０４増加させてオーバードライブ駆動を行い、輝度の応答速度を速くする。第２フィールドＦＤ２では、データ波形の実効電圧を減少分２０５減少させる。ゲートパルスは、フィールド毎にゲートラインに供給される。データ電圧波形は、フレーム単位で正負符号が反転する交流型である。１フレームを分割したｎ（例えば２）フィールドのデータ電圧極性は全て同一である。

本実施形態として１フレーム周期を２フィールドに分割した場合を考える。液晶表示装置の駆動回路には、図１に示されるようにメモリ１０６、及びデータ電圧を補正するためのデータ変換器１０５が備えられる。データ変換器１０５は、前フレーム及び現フレームのデータの比較を行い、比較結果に基づいてメモリ１０６のデータ変換テーブル上の補正値を読み出し、現フレームのフィールドのデータ信号に加算することで、データを変換する。変換されたデータは、タイミングコントローラ１０４からデータドライバ１０３を経て画素のＴＦＴに印加されるようになっている。また、この変換は１フレーム中の２フィールドのデータに対して行われる。

図２のように、第１フィールドＦＤ１の変換データは通常オーバードライブ技術と同様に、データ波形の立ち上がりに対して本来よりも高い電圧を印加することで、液晶の応答速度を加速させ、応答速度を早くする効果がある。第２フィールドＦＤ２の変換データは、第１フィールドＦＤ１で過剰に印加された画素電圧から、所望の画素電圧に戻すことを目的に印加される。この図では素早く所望の電圧に戻すことを目的に、所望の電圧よりも若干低い電圧が印加されている。既に述べた高電圧印加時の液晶分子配向異常による輝度低下に対しても、第２フィールドＦＤ２のデータ補正は有効である。

第２フィールドＦＤ２に所望のデータ電圧よりも高い電圧を印加するか、低い電圧を印加するかは、上記配向異常による輝度低下具合と、第１フィールドＦＤ１の高い電圧から所望のデータ電圧への戻り具合で決定される。ただし、黒（最小階調値）から白（最大階調値）への応答については、白電圧が出力可能なデータ電圧最大値であるため、例外的に上記本来のデータ電圧よりも高い電圧印加は行えない。

通常オーバードライブ駆動２０１で応答速度が１６ｍｓ以下、場合によって１６ｍｓ以上であった中間調応答が、この１フレーム２分割オーバードライブ駆動２０２では全階調で８ｍｓ以内を実現できた。また、第２フィールドＦＤ２でも変換データを用いることで、１フレームＦＲ１内にて所望の画素電位に到達することが可能となり、動画におけるボケや残像の改善を実現している。

上記例では１フレーム周期内のフィールド数は２とし、それぞれのフィールドへ変換されたデータ電圧を印加したが、ｎフィールドに分割する場合もすべてのフィールドで上記変換データを用いることでデータ電圧印加を行う。ｎが大きい数になってくると画素電位は第ｎフィールドの前に所望のデータ電位に到達するが、画素電位安定後は変換したデータの補正値を０として補正を行ったデータを印加するといったように、変換後のデータが本来のデータと同一になる場合もある。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、第１フィールドＦＤ１と第２フィールドＦＤ２において、変換前のデータとして同じデータを用いることで応答速度の改善を図ったが、本発明の第２の実施形態では第１フィールドＦＤ１と第２フィールドＦＤ２で異なる変換前のデータを用いる場合を考える。

データ電圧として、低階調の第１フィールドＦＤ１にはＶ１を、第２フィールドＦＤ２には黒（最小階調値）電圧Ｖｂを印加する。また、高階調側では、第１フィールドＦＤ１で白（最大階調値）電圧Ｖｗを、第２フィールドでＶ３を印加するようにする。低階調ではデータ電圧Ｖ１とＶｂ、高階調ではデータ電圧ＶｗとＶ３による輝度の時間積分により、各フレームの輝度は当初狙いの輝度が達成できるように、それぞれの電圧が選択される。

図３は、階調及び輝度の関係を示す図である。特性線３０１は第１フィールドＦＤ１の印加階調、特性線３０２は第２フィールドＦＤ２の印加階調、特性線３０３はその合計輝度を示す。

第１フィールドＦＤ１の電圧がＶ１からＶｗへと変わる階調は、フレーム輝度を達成するためにＶ１として２５５階調＝Ｖｗが必要となる階調であり、図３の一例では２００階調付近となる。また、第１フィールドＦＤ１に印加する階調（電圧）と第２フィールドＦＤ２に印加する階調（電圧）、及び合算の輝度変化も図３のような挙動を示す。ここでは、第１フィールドＦＤ１、第２フィールドＦＤ２の合計の階調−輝度特性はγ＝２．４となるように設定されている。

このような階調設定をする第１の目的は、応答速度の改善にある。ＶＡ方式での液晶の応答性は、中間調から中間調への応答が悪いことが知られている。その応答性を良くする手法として、以下の２つがある。（１）事前に黒電圧もしくは黒電圧に近い電圧を印加しておくことで、液晶分子にプレチルト角を与え、次の階調への応答性をよくする。（２）到達階調が高いほど、応答性が良いため、到達階調の電圧値を高くする。

後者はオーバードライブの原理に相当するものである。前者の黒以外の電圧というのは、事前に黒電圧を印加するよりも適当な中間調を印加した方が応答速度が速い場合があるためである。

本実施形態での階調選択は、低階調側では従来の階調電圧よりも高い電圧を第１フィールドＦＤ１で印加させることができることによる応答速度向上、及び第２フィールドＦＤ２を黒電圧に固定することで、次のフレームの第１フィールドＦＤ１への応答性を良くするという効果がある。また、高階調側での第１フィールドＦＤ１は白電圧に固定することで、前フレームの第２フィールドＦＤ２からの応答性を良くする効果がある。

第２の目的は、動画特性の向上である。低階調側の第２フィールドＦＤ２に黒電圧を印加することで、液晶が完全に応答できた場合、輝度として寄与するのは第１フィールドＦＤ１のみとなる。これは動画特性を悪化させている、ホールド型ディスプレイからインパルス型を実現していることになる。

第３の目的は、視角特性の改善にある。階調視角特性の改善には、複数の階調−輝度特性を画素内もしくは時間的に持つことが必要であることは既述しているが、まさにそれを１フレームのフィールド単位で行っているのがこの階調選択方法である。つまり倍速駆動にてハーフトーン駆動効果を得ることができる。

本実施形態では、ｎ倍速でのハーフトーン駆動を行うことができる。ｎ倍速でのハーフトーン駆動は、複数フィールドにおいて各々異なる複数の階調表示を画素単位で行うことで、時間平均により目的の輝度を達成する駆動である。

また、この階調視角特性の改善には、２つの階調−輝度特性に差が大きければ大きいほど効果があることが知られている。従って、低階調側では第２フィールドＦＤ２を黒電圧Ｖｂに固定し、高階調側では第１フィールドＦＤ１を白電圧Ｖｗに固定している。

ただし、このデータ電圧印加により所望の動画特性、階調視角特性改善効果を得るためには、第２フィールドＦＤ２の黒への応答性が重要になる。第１フィールドＦＤ１では、オーバードライブ（ＯＤ）が適用されることで応答性は大きな問題にはならないが、第２フィールドＦＤ２に黒電圧を印加した場合、黒電圧よりも低い電圧を印加できないために、液晶の黒への応答性が重要になる。ここで応答速度の遅い液晶を使用した場合、輝度が黒に落ちきらないため、動画特性として改善効果が落ちる。

つまり、応答速度の遅い液晶の場合には、第２フィールドＦＤ２にもオーバードライブ（ＯＤ）を使用することが必須となる。この場合に低階調の第２フィールドＦＤ２で設定する電圧は、４〜１６階調程度の電圧とすることが望ましい。これ以上の電圧を印加してしまうと、インパルス型としての効果が薄れるとともに、階調視角特性改善効果も薄れることになる。

また、第１フィールドＦＤ１の白電圧への応答が遅い場合には、白電圧を意図的に下げておくことでオーバードライブ（ＯＤ）が使用できるようになる。下げる方法としては、白電圧を下げる方法と、白電圧は維持したまま、より高電圧印加可能なドライバを使用する方法がある。

前者の場合には輝度の低下が伴うので、極端に下げることはできなく、また、白電圧が下がったところにより高い電圧が印加されると、応答波形のオーバーシュートが起こるため、動画特性に悪影響を及ぼすことになる。従って、下げる目安の一例としては、およそ２４０階調程度の電圧に下げることが実使用上適当である。

印加できる最大又は最小の電圧を白電圧又は黒電圧として使用せず、この範囲の内側の電圧で白電圧から黒電圧までを割り振ることで、黒から白、白から黒応答時にもオーバードライブを使用することができる。

以上のように、複数フィールドのうちの最終フィールドでは、フレームデータが最小階調値から第１の階調値まではデータラインに第１の定電圧（黒（最小階調値）電圧又は黒電圧に近い電圧）を印加する。また、複数フィールドのうちの先頭フィールドでは、フレームデータが第２の階調値から最大階調値まではデータラインに前記第１の定電圧よりも高い第２の定電圧（白（最大階調値）電圧又は白電圧に近い電圧）を印加する。

（第３の実施形態）
１フレームを２フィールドに分割した場合、画素への書き込み時間も減少する。６０Ｈｚ駆動を行った場合、ＸＧＡの解像度で通常駆動のとき１／６０／７６８＝２１．７μｓのゲートパルス時間があるが、２フィールドに分割すると、ゲートパルス時間はこの半分の１０．９μsとなる。ゲートパルスは、フィールド毎にゲートラインへ印加される。１フレームをｎフィールドで分割した場合にはさらに短くなることは明らかである。

このとき問題となるのがＴＦＴの書き込み能力である。１フレームを２フィールドに分割することは応答速度の改善のためであるが、書き込みが不十分な状態では応答速度の改善はおろか、液晶パネル環境による駆動能力の差異をもカバーできず信頼性に乏しくなる。

このとき、応答速度を改善するフィールド分割を行いつつ、書き込み能力を確保する方法として、ゲートのマルチスキャン駆動を行う。

図４は、通常駆動６０１及びマルチスキャン駆動６０２を示す図である。矢印６０３は、時間軸を示す。通常駆動６０１は、ゲートラインの１ラインにつき１パルスのゲートパルスを供給する。これに対し、マルチスキャン駆動６０２は、ゲートラインの１ラインにつき事前書き込み及び本書き込みの２パルスのゲートパルスをフィールド毎に供給する。例えば、第ｎ−２ラインのゲートラインを書き込むパルス６０４を印加する際に、第ｎラインのゲートラインの事前書き込み用ゲートパルス６０５を設け、２ライン同時に書き込む方法である。これにより、第ｎラインの書き込みは、事前書き込み用ゲートパルス６０５と本書き込み用ゲートパルス６０６の２回の書き込みが行われることで、ＴＦＴの書き込み能力不足を補う。もちろん、事前の書き込みは１回とは限らず、第ｎ−（偶数）ラインのゲートラインの書き込みの際に第ｎラインを書き込めば２回以上の事前書き込みも可能である。

事前書き込みがｎラインの偶数ライン前であるのは、書き込む画素の極性を一致させるためである。この場合は、画素の並び方向に交互にデータ電圧極性が反転するドット反転駆動を考えている。横ライン反転も同様となる。

このとき、問題となるのが、データホールド時間である。図５（Ａ）に示すように、データホールド時間Ｔ１とは、データパルスＤＰとゲートパルスＧＰの立ち上がりの時間差であり、ゲートパルスＧＰの波形のなまりを考慮して通常２〜３ｍｓ程度設けられる。ゲートパルスＧＰはゲートラインに印加されるパルスであり、データパルスＤＰはデータラインに印加されるパルスである。また、ゲートパルスＧＰが先に立ち上がるのが通例である。マルチスキャン駆動６０２により、第ｎラインの画素に事前書き込みが成され、第ｎラインの本書き込みまではその電圧が保持されている。データパルスＤＰは、第ｎ−１ラインの負極性データ電圧７０１及び第ｎラインの正極性データ電圧７０２を有する。第ｎラインの本書き込み時にゲートパルスＧＰが立ち上がったときにはデータパルスＤＰは第ｎ−１ラインの逆極性のデータ７０１が書き込まれるため、事前に書き込みがされた電圧の低下が起こる。

これを防ぐためには、データホールド時間Ｔ１を実質的にゼロとすることが有効である。つまり、図５（Ｂ）に示すように、ゲートパルスＧＰの立ち上がりからデータパルスＤＰの立ち上がりまでのデータホールド時間Ｔ１中のゲートパルス７０１を削除する方法をとる。ゲートパルスＧＰは、データパルスＤＰと同時に立ち上がる。これにより、逆極性データを書き込むことはなくなり、またゲートパルスＧＰの立下り時のデータホールド時間は確保することでゲートパルス波形なまりにも対応できる。かつ、書き込み能力を十分に保つことができる２フィールド分割駆動が実現でき、応答速度の改善が可能となる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態を説明する。ＴＦＴの書き込み能力は温度によって変化する。これはａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）の移動度が温度によって変化するためで、低温では極端に悪化する。常温ではｎ倍速を行っても書き込みが十分であってとしても、低温になった際に書き込みが不十分となり、場合によってはパネル面内で部分的、もしくは全面がムラとなることがある。

この書き込み不足を回避する方法として、第３の実施形態でのマルチスキャン以外には、ＴＦＴのサイズを大きくすることが挙げられるが、開口率とのトレードオフとなるとともに、歩留まり低下の要因ともなりうる。

そこでこの書き込み不足を回避する方法として、駆動回路に温度測定素子を準備し、ある温度以下ではｎ倍速から通常の駆動へと切り替える機能を準備する。これにより、従来程度のＴＦＴサイズでｎ倍速を行った場合でも、開口率、歩留まりの問題は回避できる。また、もともと低温下では液晶の応答性も悪く、ｎ倍速を行ってもその効果には限度があるため、動画特性として極端な劣化には至らなく、書き込み不足に起因する表示品位の劣化も確実に防ぐことができる。

どの温度で切り替えるかについては、使用するパネルのＴＦＴ書き込み能力（ａ−Ｓｉ移動度の実力）とｎ倍速のｎ数によって決定される。

さらに、ＴＦＴの書き込み能力については、周波数によっても変化する。これは、ゲートのパルス幅が周波数によっては狭くなるためで、ある周波数以上では通常駆動に戻すことも、上記問題を回避するための一手段である。駆動回路に周波数を監視できる機能を持たせ、ある周波数以上ではｎ倍速を行わないようにする。

また、上記の温度、周波数外での駆動方法は、ハーフトーン駆動でもよい。ハーフトーン駆動とは、ＦＲＣ（フレームレートコントロール）駆動により表示フレームを用いてハーフトーンを行う方法である。通常、ＦＲＣ駆動は、より多い階調表現を行うための方法であり、フレーム単位で画素の表示階調の組み合わせと、それらの画素点灯数により中間調を形成することが知られている。そして、これらの表示階調の組み合わせによっては、ハーフトーン効果を得ることができる。また、選択される階調の一例は、先の第２の実施形態での図３における階調を使用できる。この場合、第１フレームＦＤ１と第２フレームＦＤ２に異なる階調−輝度特性を印加することになり、階調視角特性に効果を発揮する。これにより駆動の切り替えによって階調視角特性が変化することなく、良好な表示を維持できる。

以上のように、本実施形態の液晶表示装置では、タイミングコントローラ１０４内の温度検出部にて液晶装置温度を検出する。データ変換器１０５は、検出された温度が所定範囲内のときには、１フレームを複数フィールドに分割し、フレームデータをフィールドデータに変換し、データドライバ１０３がデータラインにフィールドデータを供給する。検出された温度が所定範囲外のときには、通常の駆動（１フレームを分割しない駆動）、又はｎ倍速駆動を行わないハーフトーン駆動（複数フレームにおいて各々異なる複数の階調表示を画素単位で行うことで、時間平均により目的の輝度を達成する駆動）を行う。

また、タイミングコントローラ１０４内の周波数検出部にて入力周波数を検出する。データ変換器１０５は、検出された周波数が所定範囲内のときには、１フレームを複数フィールドに分割し、フレームデータをフィールドデータに変換し、データドライバ１０３がデータラインにフィールドデータを供給する。検出された温度が所定範囲外のときには、通常の駆動（１フレームを分割しない駆動）、又はｎ倍速駆動を行わないハーフトーン駆動（複数フレームにおいて各々異なる複数の階調表示を画素単位で行うことで、時間平均により目的の輝度を達成する駆動）を行う。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態では、上記実施形態同様、１フレームを２分割した場合を考える。第４の実施形態のように、低階調では第２フィールドＦＤ２に黒電圧もしくはそれに近い電圧を印加した場合、第１フィールドＦＤ１と第２フィールドＦＤ２において最大の輝度差を生じる階調組み合わせは、第１フィールドＦＤ１の２５５階調、第２フィールドＦＤ２の０階調（もしくは数階調）であり、１２０Ｈｚで駆動した場合、このフィールド間の明るさの違いは６０Ｈｚのフリッカ（ちらつき）となる。階調差が大きいほどこのちらつきは顕著となり、周波数６０Ｈｚは人間が認識できる周波数であることから、動画特性は良くなっても、フリッカにより表示品位は悪化することがある。

このフリッカの低減のためには、１フレーム内の分割数を上げていけばよいが、上述のＴＦＴ書き込み能力の問題があり、現段階ではあまり現実的ではない。そこで、フリッカを最小限に抑えるために、静止画を表示するときは第２フィールドＦＤ２の黒電圧印加を止めて、ｎ倍速駆動を通常駆動方法に戻すことを行う。

静止画と動画の区別は回路にて行う。オーバードライブ回路内の動作と同様に、前フレームと後フレームのデータ比較を行い、データに変化が認められるかどうかで区別をする。これにより、静止画、特にフリッカが目立つ同一色が多い表示時にはフリッカが存在せず、フリッカの目立ちにくい（実使用上、多少フリッカがあっても問題ない）動画表示時には動画特性に優れる倍速駆動を実現できる。また、上記の静止画での駆動方法は、第４の実施形態でのハーフトーン駆動でもよい。

以上のように、タイミングコントローラ１０４は、動画又は静止画の判別を行い、動画のときには、１フレームを複数フィールドに分割し、フレームデータをフィールドデータに変換し、データドライバ１０３がデータラインにフィールドデータを供給する。静止画のときには、通常の駆動（１フレームを分割しない駆動）、又はｎ倍速駆動を行わない上記ハーフトーン駆動を行う。

（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態では、上記同様、１フレームを２フィールドに時間等分割した場合を考える。２フィールドの各々の入力データが８ビットであると、１フレームに２種類の８ビットデータを入力することで、１６ビット相当の階調表現が可能になる。つまり１フレームをｎフィールドに分割した場合、入力ビット数ａに対してａ×ｎの階調表現が可能となる。例えば第１フィールドＦＤ１に１階調を第２フィールドＦＤ２に２階調を入力し場合、１．５階調相当の輝度表現が可能である。ここで、分割した時間を任意に設定できるような駆動回路を有していると、その階調表現は事実上無限の表現が可能となる。

以上のように、第１〜第６の実施形態によれば、１フレームをｎフィールドに分割し、全てのフィールドで所定の変換を行ったデータ電圧を印加することで、１／ｎフレーム周期時間以内での応答を実現することを特徴とした液晶表示装置を提供する。そして、各フィールドに印加する電圧値を工夫することにより液晶の応答性をより改善し、階調視角特性をも改善する。

１フレーム期間をｎフィールドに分割し、全てのフィールドのデータ電圧に対し変換されたデータを用い、第ａフィールドと第ａ＋１フィールドでの印加電圧を工夫することで、応答速度の改善だけでなく動画特性に対しても優れ、また、視角特性の改善や表示品位向上させる液晶表示装置の提供を可能とすることができる。

なお、１フレームをｎフィールド分割する際に時間均等分割をせず、任意にフィールド時間を設定してもよい。

上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

第１の実施形態の回路ブロック図を示す図である。第１の実施形態のフレーム分割時の応答を示す図である。第２の実施形態の階調選択の例を示す図である。第３の実施形態のマルチスキャン概念を示す図である。図５（Ａ）及び（Ｂ）は第３の実施形態のデータホールド時間を示す図である。従来技術のオーバードライブ技術を示す図である。従来技術の高電圧印加時の液晶分子配向異常を示す図である。従来技術の液晶分子配向異常時の応答波形を示す図である。図９（Ａ）及び（Ｂ）は従来技術の階調視角特性を示す図である。

符号の説明

１０１液晶パネル
１０２ゲートドライバ
１０３データドライバ
１０４タイミングコントローラ
１０５データ変換器
１０６メモリ

Claims

画素を選択するための複数のゲートライン及び画素データを供給するための複数のデータラインを含む液晶パネルと、
１フレームを複数フィールドに分割し、フレームデータをフィールドデータに変換し、前記データラインに前記フィールドデータを供給するデータドライバとを有し、
前記複数フィールドのうちの最終フィールドでは、前記フレームデータが最小階調値から第１の階調値までは前記データラインに第１の定電圧を印加し、
前記複数フィールドのうちの先頭フィールドでは、前記フレームデータが第２の階調値から最大階調値までは前記データラインに前記第１の定電圧よりも高い第２の定電圧を印加する液晶表示装置。
前記第１の定電圧は最小階調値を示す電圧であり、前記第２の定電圧は最大階調値を示す電圧である請求項１記載の液晶表示装置。
画素を選択するための複数のゲートライン及び画素データを供給するための複数のデータラインを含む液晶パネルと、
温度を検出する温度検出部と、
前記検出された温度が所定範囲内のときには、１フレームを複数フィールドに分割し、フレームデータをフィールドデータに変換し、前記データラインに前記フィールドデータを供給するデータドライバと
を有する液晶表示装置。
画素を選択するための複数のゲートライン及び画素データを供給するための複数のデータラインを含む液晶パネルと、
入力周波数を検出し、前記検出された周波数が所定範囲内のときには、１フレームを複数フィールドに分割し、フレームデータをフィールドデータに変換し、前記データラインに前記フィールドデータを供給するデータドライバと
を有する液晶表示装置。
画素を選択するための複数のゲートライン及び画素データを供給するための複数のデータラインを含む液晶パネルと、
動画又は静止画の判別を行い、動画のときには、１フレームを複数フィールドに分割し、フレームデータをフィールドデータに変換し、前記データラインに前記フィールドデータを供給するデータドライバと
を有する液晶表示装置。