JP2007086709A - アクティブマトリクス型液晶ディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】動画表示において、動画ぼけや二重輪郭などの画像劣化を生ずることなく、動画表示性能を飛躍的に改善することのできる液晶ディスプレイを提供する
【解決手段】画像信号が入力される液晶パネルをアクティブマトリクス駆動することで、画像信号に基づく画像を表示するアクティブマトリクス型液晶ディスプレイであって、1フィールドの画像表示周波数が60Hzよりも高く、1フィールド間の画像信号のホールド時間よりも、液晶パネル内の液晶分子の立ち上がり応答時間τrの方を短くした。
【選択図】図2
【解決手段】画像信号が入力される液晶パネルをアクティブマトリクス駆動することで、画像信号に基づく画像を表示するアクティブマトリクス型液晶ディスプレイであって、1フィールドの画像表示周波数が60Hzよりも高く、1フィールド間の画像信号のホールド時間よりも、液晶パネル内の液晶分子の立ち上がり応答時間τrの方を短くした。
【選択図】図2
Description
本発明は、動画表示性能が優れたアクティブマトリクス型液晶ディスプレイに関する。
近年、液晶パネルを用いた液晶ディスプレイは、コントラストや視野角依存性の改善などにより表示性能を大きく改善するとともに、基板サイズの大型化や欠陥密度の低減技術など生産技術の向上も加わり、大型テレビにも用途を拡大している。この大型テレビ用途では、動画表示が前提であるとともに、画面の大型化により単位時間当たりの画像移動距
離が大きくなるために、優れた動画表示性能が必要となる。
離が大きくなるために、優れた動画表示性能が必要となる。
さらに、放送映像のハイビジョン化による高解像度化のために、動画表示時のボケが一層目立つ。ハイビジョン放送が本格化する今後、一層の優れた動画表示性能が必要となる。
しかしながら、液晶パネルは以下の2つの大きな原因により、動画表示性能に問題がある。第1の原因は、液晶分子の立ち上がり開始から立ち上がり完了までの時間および、立ち下がり開始から立ち下がり完了までの時間を示す応答速度が十数ms程度と遅いことである。第2の原因は、表示方式が一定の輝度を1表示フィールドの間一定に保って表示するホールド表示(液晶TVに使われるのは、ホールド表示のアクティブマトリクスタイプ)であり、CRTのようなインパルス表示に比べると人間の視感に対して違和感が生じ、画像がボケて見えることである。
図8(a)に一般的な液晶パネルの応答波形を示し、図8(b)に一般的なCRTの応答波形を示す。いずれも、黒表示中に4フィールド間白表示した場合(非特許文献1参照)である。
そこで、第1の原因に対する対策として、液晶の分子を動きやすくするために液晶材料を低粘度化したり、液晶セルギャップを狭くして電界強度を強くするなどの最適化が図られるとともに、液晶セル内の液晶分子の配列をベンド形にして液晶分子の動きを早くするOCB(オプティカル・コンペンセッテッド・ベント)モードを採用し、液晶の応答速度を1表示フィールド(16.7ms)よりも十分に短い5ms程度にまで改善することができている。ただし、このOCBモードの液晶ディスプレイは、一般的に60Hzで駆動されている。
そこで、第1の原因に対する対策として、液晶の分子を動きやすくするために液晶材料を低粘度化したり、液晶セルギャップを狭くして電界強度を強くするなどの最適化が図られるとともに、液晶セル内の液晶分子の配列をベンド形にして液晶分子の動きを早くするOCB(オプティカル・コンペンセッテッド・ベント)モードを採用し、液晶の応答速度を1表示フィールド(16.7ms)よりも十分に短い5ms程度にまで改善することができている。ただし、このOCBモードの液晶ディスプレイは、一般的に60Hzで駆動されている。
なお、液晶の応答速度は一般的に次のように定義されている。図2に示すように、黒表示時の輝度Aと白表示時の輝度Bとの変化曲線にて、輝度Aの状態を0%、輝度Bの状態を100%とした場合に、10%から90%まで変化に要する時間を立ち上り応答時間τr、90%から10%まで変化に要する時間を立ち下り応答時間τdとする。
一方、第2の原因であるホールド表示の問題を改善するために、1表示フィールド間に液晶パネルの表示を切り替えて黒表示を挿入したり(特許文献1)、バックライトを点滅させる(特許文献2)ことによって、インパルス表示に近づけた擬似インパルス表示(特許文献3)が考案され、一部大型テレビ用の液晶ディスプレイに採用されている。
さらに、上記ホールド表示の問題を改善するための他の方法として、駆動周波数を高くして1フィールドの間隔を短くする(1フィールド期間を短縮:通常周波数60Hzに対し、90Hzや120Hz等に設定することが提案されている。)ハイフレームレート駆動(特許文献4)化することで、連続表示に近づけることにより、動画表示性能を改善する方法が検討され始めている。
IDW98、P823、T.Kurita 特開2001−42282号
特開2002−91400号
特開2001−268603号
特開2004−117758号
さらに、上記ホールド表示の問題を改善するための他の方法として、駆動周波数を高くして1フィールドの間隔を短くする(1フィールド期間を短縮:通常周波数60Hzに対し、90Hzや120Hz等に設定することが提案されている。)ハイフレームレート駆動(特許文献4)化することで、連続表示に近づけることにより、動画表示性能を改善する方法が検討され始めている。
IDW98、P823、T.Kurita
しかしながら、以上のような対策を実施しても動画表示性能の改善が不十分で、動画像がぼやけの改善が不十分であったり、二重輪郭が発生するなどの問題が生じているのが現状である。
また、駆動周波数が60Hzよりも高いハイフレームレート駆動においては、前記の黒表示の挿入を併用する場合、液晶の応答速度と駆動波形のマッチングを適切に行わなければ、動画表示性能を高める効果が十分に得られない。
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、動画表示において、動画ぼけや二重輪郭などの画像劣化を生ずることなく、動画表示性能を飛躍的に改善することのできるアクティブマトリクス型液晶ディスプレイを提供することを目的としている。
また、駆動周波数が60Hzよりも高いハイフレームレート駆動においては、前記の黒表示の挿入を併用する場合、液晶の応答速度と駆動波形のマッチングを適切に行わなければ、動画表示性能を高める効果が十分に得られない。
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、動画表示において、動画ぼけや二重輪郭などの画像劣化を生ずることなく、動画表示性能を飛躍的に改善することのできるアクティブマトリクス型液晶ディスプレイを提供することを目的としている。
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
(1)画像信号が入力される液晶パネルをアクティブマトリクス駆動することで、前記画像信号に基づく画像を表示するアクティブマトリクス型液晶ディスプレイであって、1フィールドの画像表示周波数が60Hzよりも高く、1フィールド間の前記画像信号のホールド時間よりも、前記液晶パネル内の液晶分子の立ち上がり応答時間の方が短いことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
(1)画像信号が入力される液晶パネルをアクティブマトリクス駆動することで、前記画像信号に基づく画像を表示するアクティブマトリクス型液晶ディスプレイであって、1フィールドの画像表示周波数が60Hzよりも高く、1フィールド間の前記画像信号のホールド時間よりも、前記液晶パネル内の液晶分子の立ち上がり応答時間の方が短いことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
このアクティブマトリクス型液晶ディスプレイによれば、1フィールドの画像表示周波数が60Hzよりも高くなるハイフレームレート駆動を行い、かつ、1フィールド間の画像信号のホールド時間よりも、液晶パネル内の液晶分子の立ち上がり応答時間の方を短くすることで、1フィールド間で液晶の応答を完了させ、次フィールドへの影響をなくし、動画表示において、信号誤差の生じにくい正確な表示を実現できる。
(2) 少なくとも前記1フィールド間に黒表示期間を設けたことを特徴とする(1)記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
このアクティブマトリクス型液晶ディスプレイによれば、1フィールド間に黒表示期間を設けることで、動画表示性能に優れたインパルス表示に近似した疑似インパルス表示を行うことができる。
(3) 前記1フィールド間の黒表示期間よりも前記液晶分子の立ち下がり応答時間が短いことを特徴とする(2)記載の液晶ディスプレイ。
このアクティブマトリクス型液晶ディスプレイによれば、1フィールド間の黒表示期間よりも液晶分子の立ち下がり応答時間が短いことにより、黒レベルを残映なく十分に表示することができる。また、次フィールドの起点輝度を十分に低くすることができる。
(4) 前記黒表示期間が、少なくとも前記液晶パネルへの画像信号による黒表示を含むことを特徴とする(3)記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
このアクティブマトリクス型液晶ディスプレイによれば、液晶パネルへの画像信号により黒表示期間を形成することができる。
(5)前記黒表示期間が、少なくとも前記液晶パネルのバックライト消灯による黒表示を含むことを特徴とする(3)記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
このアクティブマトリクス型液晶ディスプレイによれば、液晶パネルのバックライト消灯による黒表示により黒表示期間を形成することができる。
(6)前記1フィールド間の黒表示期間よりも前記液晶分子の立ち上がり応答時間が短いことを特徴とする(5)記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
このアクティブマトリクス型液晶ディスプレイによれば、1フィールド間の黒表示期間よりも液晶分子の立ち上がり応答時間が短いことにより、白レベルを十分に表示することができる。
(7)前記液晶分子の立ち上がり応答時間よりも前記液晶分子の立ち下がり応答時間の方が短い特性を有することを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
このアクティブマトリクス型液晶ディスプレイによれば、フィールド後半の黒表示の際に、黒レベルまで輝度を十分下げることができ、動きの激しい動画表示をしても動画ぼけがほとんど発生せず、優れた動画表示性能が発揮される。
(8)前記液晶パネルが、高電圧を印加した際に黒表示となり、高電圧の印加を停止した際に白表示となるノーマリーホワイトモードによる表示機能を少なくとも有することを特徴とする(7)記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
このアクティブマトリクス型液晶ディスプレイによれば、一般的な液晶パネルの特性である低電位から高電位への移行の応答速度が速いことを利用し、応答速度を速めたい側の駆動を高電圧印加による黒表示とすることで、白表示よりも黒表示を容易に高速表示させることができる。
(9)前記液晶パネルは、前記液晶分子がベンド配列を有するOCBモード液晶を含むことを特徴とする(1)〜(8)のいずれか1項記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
(9)前記液晶パネルは、前記液晶分子がベンド配列を有するOCBモード液晶を含むことを特徴とする(1)〜(8)のいずれか1項記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
このアクティブマトリクス型液晶ディスプレイによれば、OCBモード液晶を用いることで、高速応答性を簡単にして得ることができる。
本発明のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイによれば、速い液晶応答速度を用いた液晶パネルをハイフレームレート駆動することにより、動きの激しい動画表示をしても動画ぼけや二重輪郭などによる画像劣化がほとんど発生せず、優れた動画表示性能を発揮することができる。また、ハイフレームレート駆動にて黒表示挿入する場合に、液晶の応答特性を立ち上がり応答時間よりも立ち下がり応答時間が短いこととすることにより、黒表示の際の黒レベルを十分な輝度にまで下げ、上記画像劣化を防止して優れた動画性能表示を行うことができる。
以下、本発明に係るアクティブマトリクス型液晶ディスプレイの好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の第1実施形態における液晶ディスプレイの構成を示す概略図である。
図1は本発明の第1実施形態における液晶ディスプレイの構成を示す概略図である。
液晶ディスプレイ100は、平面バックライトユニット11と液晶パネル13より構成され、液晶パネル13の電極には、信号を印加するためのパネル駆動回路15が接続されている。パネル駆動回路15は液晶パネル13をアクティブマトリクス駆動する。
液晶パネル13には、液晶分子がベンド配列し、印加電圧の大小によって前記ベンドの曲率が変化することにより、発現するレタデーション値を変化させることで表示を行う、所謂、OCBモードの液晶を使用している。
液晶パネル13には、液晶分子がベンド配列し、印加電圧の大小によって前記ベンドの曲率が変化することにより、発現するレタデーション値を変化させることで表示を行う、所謂、OCBモードの液晶を使用している。
本実施形態の液晶パネル13として用いられるOCB方式の液晶表示装置は、図示は省略するが、液晶セルおよびその両側に配置された二枚の偏光板からなる。液晶セルは、二枚の電極基板の間に液晶を担持している。光学補償フィルムは、液晶セルと一方の偏光板との間に、一枚配置するか、あるいは液晶セルと双方の偏光板との間に二枚配置する。光学補償フィルムを偏光板の保護フィルムとして用いると、偏光板が光学補償フィルムの機能も兼ねるので、液晶表示装置の薄型・軽量化の点で好ましい。
表示方式がOCB方式の液晶表示装置は、棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルを用いており、例えば米国特許4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードと呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
本実施形態の液晶パネル13の白表示時の応答波形を図2に示した。図2では、光強度の変化を示す応答波形を実線、印加電圧信号を破線で示している。図示のように、本液晶パネル13は、立ち上がりの応答時間τr=4ms、立ち下りの応答時間τr=1msの応答特性を有している。つまり、液晶パネル13は、液晶分子の立ち上がり応答時間よりも立ち下がり応答時間の方が短い特性を有している。
また、本実施形態の液晶パネル13では、ホールド表示による動画ぼけ対策として、液晶パネル13の駆動周波数を通常駆動である60Hzの倍の120Hzとしている。この場合、1フィールド期間中のホールド時間は8.3msであり、本液晶パネル13の応答速度が一般的な液晶パネルと比較して十分に速く、1フィールド期間内に、液晶分子の立ち上がり及び立ち下がりが完了する。
本実施形態の液晶ディスプレイの動画表示性能を、動画表示性能評価装置である大塚電子(株)製MPRT−100にて測定した(文献:IDW03、p.1483,K.Oka)。本実施形態の液晶ディスプレイの動画表示性能MPRT値は8msであった。
一方、図3に一般的な液晶パネルを用いた場合の、それぞれ4フィールド白表示の場合の応答波形を示した。図3に示すように、1フィールド間で液晶分子の立ち上がりを完了させることができる本実施形態の液晶パネル13と比較すると、液晶分子の立ち上がり及び立ち下がりが1フィールドを超えて遅くなっている。このような一般的な応答速度を示す液晶パネルでは、立ち上がり時間τr=12ms、立ち下がり時間τr=15msである場合、動画表示性能MPRT値は12msであった。また、この一般的な液晶パネルを用いて60Hzで駆動した場合には、MPRT値は15msであった。このように、本実施形態の液晶パネル13によれば、他の一般的な構成よりも良好な動画表示性能が得られることがわかる。
一方、図3に一般的な液晶パネルを用いた場合の、それぞれ4フィールド白表示の場合の応答波形を示した。図3に示すように、1フィールド間で液晶分子の立ち上がりを完了させることができる本実施形態の液晶パネル13と比較すると、液晶分子の立ち上がり及び立ち下がりが1フィールドを超えて遅くなっている。このような一般的な応答速度を示す液晶パネルでは、立ち上がり時間τr=12ms、立ち下がり時間τr=15msである場合、動画表示性能MPRT値は12msであった。また、この一般的な液晶パネルを用いて60Hzで駆動した場合には、MPRT値は15msであった。このように、本実施形態の液晶パネル13によれば、他の一般的な構成よりも良好な動画表示性能が得られることがわかる。
さらに、本実施形態の液晶パネル13の駆動では、1フィールド間に液晶分子の応答が完了しているために、次フィールドへの影響がなく、動画表示において信号誤差の生じにくい正確な表示が可能となる。そのため、本実施形態の液晶パネル13を用いて構成したアクティブマトリクス型液晶ディスプレイによれば、速い液晶応答速度を用いた液晶パネルをハイフレームレート駆動することにより、動きの激しい動画表示をしても、動画ぼけや二重輪郭などによる画像劣化がほとんど発生せず、優れた動画表示性能を発揮することができる。
次に、本発明に係るアクティブマトリクス型液晶ディスプレイの第2の実施形態について説明する。本実施形態は、第1の実施形態に比べてさらに動画表示性能を向上させることを目的としたものである。
本実施形態の液晶ディスプレイの構成は、図1に示すものと同様であり、平面バックライト11および液晶パネル13からなる第1実施形態と同様である。また、液晶パネル13も第1実施形態と同じ高速応答性能を有するOCBモードのものを用いている。また、表示周波数も第1実施形態と同様の120Hz(1フィールド期間=8.3ms)とした。
本実施形態の液晶ディスプレイの構成は、図1に示すものと同様であり、平面バックライト11および液晶パネル13からなる第1実施形態と同様である。また、液晶パネル13も第1実施形態と同じ高速応答性能を有するOCBモードのものを用いている。また、表示周波数も第1実施形態と同様の120Hz(1フィールド期間=8.3ms)とした。
本実施形態では、1フィールド後半に液晶パネル13に黒表示信号を印加して、液晶パネルを黒表示させる。これにより、1フィールド間に黒表示期間が設けられ、動画表示性能に優れるインパルス表示に近似した擬似インパルス表示を行うことができる。
本実施形態における白表示時の液晶パネルの応答波形を図4に示した。(a)は本実施形態の液晶パネル13の応答波形であり、(b)は一般的な応答速度の場合の応答波形である。いずれも、黒表示中に4フィールド間だけ白表示した場合であり、印加信号を破線で示している。
本実施形態における白表示時の液晶パネルの応答波形を図4に示した。(a)は本実施形態の液晶パネル13の応答波形であり、(b)は一般的な応答速度の場合の応答波形である。いずれも、黒表示中に4フィールド間だけ白表示した場合であり、印加信号を破線で示している。
図4(a),(b)に示すように、各フィールドの前半50%の期間(本実施形態の場合、4.1ms)で白表示信号を印加し、後半50%の期間(本実施形態の場合、4.1ms)で黒表示信号を印加しており、各印加信号は、図4(a),(b)ともに同じ信号である。
しかしながら、同じ信号であるにも拘わらず、応答波形は大きく異なる。本実施形態の液晶パネル13を示す図4(a)においては、液晶パネル13の液晶分子の立ち上がり、立ち下がりが、ともに応答速度が4ms以下であるため、前半の白表示信号印加時間である4.1ms(本実施形態におけるホールド時間)内に立ち上がりが完了しており、白レベルが十分に表示される。さらに、後半の黒表示信号印加時間である4.1ms内に立ち下がりが完了しており、各フィールド後半で黒レベルにまで輝度が十分に下がっている。したがって、本実施形態の液晶パネル13では、擬似インパルス表示が実現できていると言える。
一方、図4(b)に示した一般的な液晶パネルを使用した場合には、液晶パネルの応答が遅いために、白表示時の白レベルが十分に確保されず、黒表示時の黒レベルも十分に下がらない応答波形になっており、十分な擬似インパルス表示ができていない波形になっている。
本実施形態の液晶ディスプレイを前記と同様にMPRT−1000を用いて動画表示性能を測定したところ、MPRT値は4msとなった。一方、図4(b)で示した一般的な液晶パネルを用いた場合には、10msであった。
以上のように、本実施形態の構成によれば、非常に動画表示性能に優れた液晶ディスプレイを実現することができる。また、ハイフレームレート駆動して黒信号による黒挿入表示を行う場合には、1フィールド期間内に液晶パネルの立ち上がり、および立が下りを完了させることが必要であり、高速で応答する液晶パネルの採用が必要となる。
本実施形態のように120Hz駆動で1フレーム当たり50%の黒表示期間を挿入する場合には、液晶パネルの立ち上がり、および立ち下りのいずれもが4ms以下である必要がある。
本実施形態では、1フレーム当たりの黒表示期間の挿入割合を50%としたが、必要に応じ変更してもよい。ただし、必要以上に黒挿入期間を長くすると明るさが低下してホールド時間短くなり、液晶の立ち上がり時間以下になると、さらに明るさが低下してしまう。
また、必要以上に黒挿入期間を短くして液晶の立ち下がり時間以下にすると、十分な黒挿入ができず、擬似インパルスによる動画表示性能改善が著しく劣化する。この場合には、次フィールドの起点輝度が変化するために、1フィールドに比べ2フィールド目の方が高輝度となり、立ち上がり期間が2フィールド期間にまで達する。(図4(b)参照)そのため、動画表示性能が著しく劣化することになる。したがって、黒挿入期間は上記のことを考慮して適切に設定する必要がある。
次に、本発明に係るアクティブマトリクス型液晶ディスプレイの第3の実施形態について説明する。
本実施形態の液晶ディスプレイの構成は、図4に示す第2実施形態と同様であり、高速応答性能を有するOCBモードのものを用いている。また、表示周波数も第1実施形態と同様の120Hz(1フィールド期間=8.3ms)とした。
本実施形態の液晶ディスプレイの構成は、図4に示す第2実施形態と同様であり、高速応答性能を有するOCBモードのものを用いている。また、表示周波数も第1実施形態と同様の120Hz(1フィールド期間=8.3ms)とした。
本実施形態においても、1フィールド後半に液晶パネル13に黒表示信号を印加して、液晶パネルを黒表示する。これにより、1フィールド間に黒表示期間を設けた擬似インパルス表示を行う。
本実施形態における白表示時の液晶パネルの応答波形を図5に示した。(a)は本実施形態の液晶パネル13の応答波形であり、(b)は一般的な応答速度の例として、立ち上がりの応答時間τr=1ms、立ち下がりの応答時間τr=4msの応答速度を有する液晶パネルを用いた場合の白表示時の応答波形である。いずれも、黒表示中に4フィールド間だけ白表示した場合であり、印加信号を破線で示している。
本実施形態における白表示時の液晶パネルの応答波形を図5に示した。(a)は本実施形態の液晶パネル13の応答波形であり、(b)は一般的な応答速度の例として、立ち上がりの応答時間τr=1ms、立ち下がりの応答時間τr=4msの応答速度を有する液晶パネルを用いた場合の白表示時の応答波形である。いずれも、黒表示中に4フィールド間だけ白表示した場合であり、印加信号を破線で示している。
図5(a),(b)に示すように、各フィールドの前半50%の期間(本実施形態の場合、4.1ms)で白表示信号を印加し、後半50%の期間(本実施形態の場合、4.1ms)で黒表示信号を印加している。各印加信号は、図5(a),(b)ともに同じ信号である。
ところが同じ信号であるにも拘わらず、応答波形は大きく異なる。図5(a)によれば、液晶パネルの立ち下がりの応答時間τdが、立ち上がりの応答時間τrよりも短く、黒表示信号の印加時間である4.1ms内に立ち下がりが十分に完了している。また、各フィールド後半で黒レベルにまで輝度が十分下がっている。したがって、本実施形態においては、疑似インパルス表示が良好に実現できている。
一方、図5(b)によれば、黒表示信号の印加時間である4.1ms内に立ち下がりが完了しているが、図5(a)の場合と比較して、黒レベルがやや高い応答波形になっており、1フィールド後半での黒挿入が不十分な状態となっている。
本実施形態の液晶ディスプレイを前記と同様にMPRT−1000を用いて動画表示性能を測定したところ、図5(a)に示す場合にはMPRT値は4msとなった。一方、図5(b)で示した立ち上がり、立ち下がりが逆の応答特性を有する液晶パネルを用いた場合には、6msであった。
このように、応答時間τr、τdの合計が同じ5msの液晶パネルを用いた場合でも、立ち下がりの応答時間τdの方が短い場合に、良好な動画表示性能が得られる。これは、ハイフレームレート駆動で黒信号による黒挿入表示を行う場合に、特に有効である。また、図5(a)の印加信号を用いる本実施形態の液晶ディスプレイによれば、動きの激しい映像を鑑賞しても殆ど動画ぼけが見られず、良好な表示性能を得ることができる。
なお、立ち上がりの応答時間τrよりも立ち下がりの応答時間τdの方が短い液晶パネルを得る方法としては、通常の液晶パネルでは、低電位から高電位移行時の応答速度が速いことから、高電圧印加時に黒表示となるNW(ノーマリーホワイト)となるようなデバイス構成をすることが有効である。つまり、一般的な液晶パネルの特性である低電位から高電位への移行の応答速度が速いことを利用し、応答速度を速めたい側の駆動を高電圧印加による黒表示とする。これにより、白表示よりも黒表示を容易に高速表示させることができる。
次に、本発明に係るアクティブマトリクス型液晶ディスプレイの第4の実施形態を以下に説明する。本実施形態は第1の実施形態に比べてさらに動画表示性能を向上させている。
図6は本実施形態の液晶ディスプレイの構成図である。本実施形態の液晶ディスプレイ200は、平面バックライト11を点滅させるためにバックライト駆動回路21と、液晶パネル13とのタイミングを制御するコントローラ23(特開2002−221701等を参照)を備えている。なお、液晶パネル13は第1実施形態と同じ高速応答性能を有するOCBモードのものを用いている。また、液晶パネル13の表示周波数は、第1実施形態と同様の120Hz(1フィールド期間=8.3ms)である。
本実施形態の液晶ディスプレイ200では、1フィールド前半に4.1msの間バックライト11を消灯させて、1フィールド間に黒表示期間を設けて動画表示性能に優れたインパルス表示に似せた擬似インパルス表示する。
図7に本実施形態における白表示時の液晶パネルの応答波形(a),(b)を示した。各図には液晶の応答波形を実線で、液晶パネルへの印加信号を破線で、バックライトの消灯期間を斜線部として示してある。図示のように、1フィールド前半50%の期間にバックライトを消灯させることによって擬似インパルス表示を実現している。
図7(a)に示すように、1フィールド後半のバックライト点灯時前に、液晶分子は既に立ち上がっており、高い白レベルになっている。また、これとともに、次フィールド以降も同じ波形になっている。したがって、1フィールド目の半分の時間(本実施例の場合は4.1ms)で立ち上がりが完了している。
一方、図7(b)には、やや早めの応答速度(立ち上がりτr=8ms、立ち下りτr=7ms)である液晶パネルを使用した場合の応答波形を示してある。図7(a)と同様にバックライトを点滅させて、擬似インパルス表示を行っているが、1フィールド後半のバックライト点灯時に液晶は立ち上がり途中であり、次フィールドと比較すると白の輝度がやや低い状態にあることがわかる。したがって、1フィールド目と2フィールド目の輝度に差があることから、2フィールド目で初めて立ち上がりが完了したこととなり、つまりは、2フィールド目の後半に立ち上がりが完了することになる。この場合には12.4msで立ち上がりが完了したことになる。
本実施形態の液晶ディスプレイを前記と同様にMPRT−1000を用いて動画表示性能を測定したところ、MPRT値は4msとなった。一方、図7(b)で示した一般的な液晶パネルを用いた場合には、12msであった。
また、図7(b)の場合には、動画表示性能が悪いだけでなく、輪郭が明確なパターンの動画映像の場合に二重輪郭が発生する。これは、液晶パネルの応答速度が遅い場合に、より顕著である。そのため、この場合には応答速度の速い液晶パネルを用いることが望ましく、バックライト消灯期間内に液晶パネルの立ち上がり、および立ち下がりが完了することが必要である。つまり、1フレーム内の黒表示期間よりも液晶パネル13の立ち上がり、および立ち下がり応答時間の方を短く設定する。
以上説明したように、本実施形態の液晶ディスプレイ200によれば、非常に動画表示性能に優れた液晶ディスプレイを実現することができる。
本実施形態では、バックライト消灯期間を1フィールド当たり50%としたが、必要に応じ変更してもよい。ただし、必要以上にバックライト消灯期間を長くすると明るさが低下する。また、必要以上にバックライト消灯期間(黒挿入期間)を短くして、バックライト消灯ホールド時間が液晶の立ち上がり時間以下になると、前述したように立ち上がり完了が2フィールド目となるために、著しく動画表示性能が悪くなり、二重輪郭の発生も考えられる。したがって、バックライト消灯期間は、上記のことを考慮して適切に設定する必要がある。
本実施形態では、バックライト消灯期間を1フィールド当たり50%としたが、必要に応じ変更してもよい。ただし、必要以上にバックライト消灯期間を長くすると明るさが低下する。また、必要以上にバックライト消灯期間(黒挿入期間)を短くして、バックライト消灯ホールド時間が液晶の立ち上がり時間以下になると、前述したように立ち上がり完了が2フィールド目となるために、著しく動画表示性能が悪くなり、二重輪郭の発生も考えられる。したがって、バックライト消灯期間は、上記のことを考慮して適切に設定する必要がある。
以上説明した3つの各実施形態においては、駆動周波数を120Hzとしているが、状況により変更しても構わない。また、よりハイフレームレート化する方が動画表示性能は良化する。したがって、OCBモードのような高速の液晶パネルを用い、その応答速度に応じてフレームレートや黒表示期間の挿入比率などを設定することが望ましい。
また、上記各実施形態においては、液晶パネル13の応答速度向上に関する具体的手段は詳述していないが、提示したOCBモード液晶の導入以外にも、オーバードライブ駆動(例えば特開2000−231091号参照)などを採用して補償信号を生成し、駆動電圧波形に重畳させることもできる。つまり、駆動電圧波形に補償信号を重畳させて一時的に所定の一定駆動電圧より高く設定することで、応答速度の短縮化と表示輝度のオーバーシュートの防止を図ることができる。その場合、オーバードライブ駆動などの印加電圧波形を改良する際に、立ち上がりの応答時間τrよりも立ち下がりの応答時間τdの方が短くなるよう設定する。なお、オーバードライブ駆動を採用した場合には、印加信号の波形が各実施形態とは若干異なるが、本発明による作用効果は同等に得ることができる。
なお、上記のようにオーバードライブ駆動などにより液晶分子の応答の補償信号を印加する場合は、一定電圧のホールド期間は短くなるが、本発明では前記補償信号も含めた期間をホールド時間とみなすこととする。
また、本実施形態では示していないが、更なる動画表示性能の改善や黒表示、黒表示期間の挿入時における黒レベルの低減や、低電力化を目的として、第2、第3の実施形態に対して第4の実施形態で示したバックライト点滅を組み合わせても効果的である。
13 液晶パネル
15 パネル駆動回路
21 バックライト駆動回路
23 コントローラ
100 液晶ディスプレイ
200 液晶ディスプレイ
τd,τr 応答時間(応答速度)
15 パネル駆動回路
21 バックライト駆動回路
23 コントローラ
100 液晶ディスプレイ
200 液晶ディスプレイ
τd,τr 応答時間(応答速度)
Claims (9)
- 画像信号が入力される液晶パネルをアクティブマトリクス駆動することで、前記画像信号に基づく画像を表示するアクティブマトリクス型液晶ディスプレイであって、
1フィールドの画像表示周波数が60Hzよりも高く、1フィールド間の前記画像信号のホールド時間よりも、前記液晶パネル内の液晶分子の立ち上がり応答時間の方が短いことを特徴とするアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。 - 少なくとも前記1フィールド間に黒表示期間を設けたことを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
- 前記1フィールド間の黒表示期間よりも前記液晶分子の立ち下がり応答時間が短いことを特徴とする請求項2記載の液晶ディスプレイ。
- 前記黒表示期間が、少なくとも前記液晶パネルへの画像信号による黒表示を含むことを特徴とする請求項3記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
- 前記黒表示期間が、少なくとも前記液晶パネルのバックライト消灯による黒表示を含むことを特徴とする請求項3記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
- 前記1フィールド間の黒表示期間よりも前記液晶分子の立ち上がり応答時間が短いことを特徴とする請求項5記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
- 前記液晶分子の立ち上がり応答時間よりも前記液晶分子の立ち下がり応答時間の方が短い特性を有することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
- 前記液晶パネルが、高電圧を印加した際に黒表示となり、高電圧の印加を停止した際に白表示となるノーマリーホワイトモードによる表示機能を少なくとも有することを特徴とする請求項7記載のアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ。
- 前記液晶パネルは、前記液晶分子がベンド配列を有するOCBモード液晶を含むことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項記載のアクティブマトリクス型液晶ディス
プレイ。
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