JP2008197349A - 電気光学装置、処理回路、処理方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶への直流成分の印加を回避しつつ、応答速度を向上させる。
【解決手段】複数の画素を有する液晶表示パネル１００と、画素の階調値を指定する画像データＣdを、所定電位を基準とした正極性電圧または負極性電圧のデータ信号Ｖidに、垂直走査期間毎に交互に変換する画像データの処理回路と、データ信号Ｖidを液晶表示パネル１００の画素に供給する駆動回路３０とを有する。ここで、画像データの処理回路は、画像データＣdが指定する階調値が所定範囲にあるか否かを判別する階調判別回路１２を有し、所定範囲にあると判別された画像データＣdの階調値を、当該階調値と同じ第１階調値と、第１階調値とは異なる第２階調値とに変換し、第１階調値に基づく正極性電圧、第１階調値に基づく負極性電圧、第２階調値に基づく正極性電圧、および、第２階調値に基づく負極性電圧を、所定の順番で垂直走査期間毎に切り替えてデータ信号Ｖidとして供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置の、いわゆる焼き付きを回避しつつ、応答速度の向上を図った技術に関する。

従来から用いられていたＴＮ（twisted nematic）モードの液晶パネルは、技術開発によってコントラストや階調特性については、ある程度改善されたが、視野角が狭いという本質的な欠点があった。このため、近年では、特に視野角特性を改善する目的で、ＭＶＡ型液晶パネルが開発されつつある。ただし、このＭＶＡ型液晶パネルでは、黒表示からやや暗い中間調表示に切り替える場合の応答速度が、ＴＮモード液晶パネルに比較して遅い、という問題が指摘されている。
そこで、このＭＶＡ型液晶パネルでは、黒表示からやや暗い中間調表示に切り替える場合に、当該中間調に対応する電圧よりも高めの電圧を印加し、その後、当該中間調に対応する電圧を印加することによって、応答速度の改善を図った技術が提案されている（特許文献１参照）。
特許第３７４４７１４号公報

しかしながら、この技術では、黒表示からやや暗い中間調表示に切り替える場合の応答速度を向上させることについては期待できるが、液晶に直流成分が印加される可能性があった。なお、液晶に直流成分が印加されると、液晶が劣化して、過去に表示した静止画が残像となって現れる場合がある。この残像が、ＣＲＴの蛍光面で発生する焼き付きに似ていることから、液晶への直流成分の印加に起因する現象についても、これに倣って焼き付きと呼ぶことがある。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、液晶への直流成分の印加を防止しつつ、応答速度の向上を図った技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像データの処理回路にあっては、画素の階調値を指定する画像データを、所定電位を基準とした正極性電圧または負極性電圧のデータ信号に、垂直走査期間毎に交互に変換する画像データの処理回路であって、前記画像データが指定する階調値が所定範囲にあるか否かを判別する階調判別回路と、前記所定範囲にあると判別された画像データの階調値を、当該階調値と同じまたはこれに近隣する第１階調値と、前記第１階調値とは異なる第２階調値とに変換し、前記第１階調値に基づく正極性電圧、前記第１階調値に基づく負極性電圧、前記第２階調値に基づく正極性電圧、および、前記第２階調値に基づく負極性電圧を、所定の順番で垂直走査期間毎に切り替えて前記データ信号として供給する変換回路と、を具備することを特徴とする。本発明によれば、第１および第２階調値に基づく電圧への変換により応答速度を改善することができるとともに、第１および第２階調値のそれぞれについて正極性および負極性電圧に変換されるので、直流成分の印加を防止することも可能となる。

本発明において、前記変換回路は、２つ以上の要素のうち、垂直走査期間毎に適用すべき１つの要素を決定するマトリクス適用部と、前記所定範囲にある階調値に対し、前記２つ以上の要素にかかる階調値をそれぞれ記憶し、前記所定範囲にあると判別された画像データの階調値に対応し、かつ、前記マトリクス適用部で決定された要素にかかる階調値を出力するルックアップテーブルと、を有し、前記ルックアップテーブルにより出力された階調値を、垂直走査期間毎に正極性電圧および負極性電圧のデータ信号に交互に変換する構成としても良い。
また、この構成において、前記マトリクス適用部は、一の垂直走査期間から次の垂直走査期間にかけて、一の画素について適用する要素を別の要素に切り替える場合、当該一の画素に対して所定方向に隣接する画素について適用する要素を、前記別の要素に切り替えないようにすることが好ましい。
なお、本発明は、画像データの処理回路のみならず、処理方法としても、また、電気光学装置、さらには当該電気光学装置を有する電子機器としても概念することが可能である。ここで、電気光学装置として概念する場合、画素は、データ信号が印加される画素電極と所定のコモン電圧が印加されたコモン電極とで液晶を挟持し、前記液晶が、誘電率異方性が負である構成が好ましい。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。
この図に示されるように、電気光学装置１は、液晶表示パネル１００や、この液晶表示パネル１００にデータ信号を供給するための処理回路などから構成される。
液晶表示パネル１００は、電圧無印加時に垂直配向した液晶分子を、電圧印加時に水平とさせるとともに、１画素の液晶分子の配向方向が複数に分割したＭＶＡ（multidomain Vertical alignment）モードの液晶パネルである。詳細には、この液晶表示パネル１００は、誘電率異方性が負であるｎ型液晶と、垂直配向膜と、電圧印加時に１画素内で液晶分子が斜めになる方向が、複数となるように電極上に設けられた微小突起とを有する。ＭＶＡモードの液晶表示パネル１００では、電圧無印加時において液晶分子のほとんどが基板表面に対して垂直に配向して透過率が最低の黒色表示状態となり、所定の電圧の印加時において、液晶分子のほとんどが水平に配向して透過率が最大の白色表示状態となる。ここで、ＭＶＡモードの液晶表示パネルにおいて、黒色表示状態からやや暗い中間色（灰色）表示状態に移行させる場合の応答速度が遅い。これは、ＭＶＡ型液晶パネルでは垂直配向膜にラビング処理を行わず、１画素内において、黒色表示状態の電圧無印加時では液晶分子が種々の方向を向いているため、中間色を表示させるための低電圧を印加しても、液晶分子が所定の方向に配向するまでに時間を要するため、と考えられる。
このため、本実施形態では、黒色表示状態からやや暗い灰色表示状態に移行させる場合に、後述するようなＦＲＣ回路によって階調変換することにより、応答速度の向上を図りつつ、直流成分の印加を防ぐ構成としている。

説明の便宜上、液晶表示パネル１００における画素の電気的な構成について説明する。液晶表示パネル１００において、画素１１０は、図７（ｂ）に示されるように、縦４８０行×横６４０列でマトリクス状に配列する。
図２は、この画素１１０の電気的な構成を示す図であり、ｉ行及びこれと１行下で隣接する（ｉ＋１）行と、ｊ列及びこれと１列右で隣接する（ｊ＋１）列との交差に対応する２×２の計４画素分の構成を示している。
なお、ｉ、（ｉ＋１）は、画素１１０が配列する行を一般的に示す場合の記号であって、それぞれ１以上４８０以下の整数である。また、ｊ、（ｊ＋１）は、画素１１０が配列する列を一般的に示す場合の記号であって、それぞれ１以上６４０以下の整数である。

図２に示されるように、各画素１１０は、ｎチャネル型の薄膜トランジスタ（thin film transistor：以下単に「ＴＦＴ」と略称する）１１６と、液晶容量１２０と、を有する。各画素１１０については互いに同一構成なので、ｉ行ｊ列に位置するもので代表して説明すると、当該ｉ行ｊ列の画素１１０において、ＴＦＴ１１６のゲート電極はｉ行目の走査線１１２に接続される一方、そのソース電極はｊ列目のデータ線１１４に接続され、そのドレイン電極は液晶容量１２０の一端たる画素電極１１８に接続されている。また、液晶容量１２０の他端は、すべての画素１１０にわたって共通のコモン電極１０８であり、時間的に一定の電圧Ｃomが印加されている。

なお、この図では、４画素分の構成を示しているが、液晶表示パネル１００の全体では、画素１１０が４８０行の走査線１１２と６４０列のデータ線１１４との各交差に対応して設けられることになる。
このような構成において、走査線１１２にＨレベルの選択電圧を印加して、ＴＦＴ１１６をオン（導通）させるとともに、画素電極１１８に、データ線１１４およびオン状態のＴＦＴ１１６を介して、階調（明るさ）に応じた電圧のデータ信号を印加すると、Ｈレベルとなった走査線１１２と当該データ信号が供給されたデータ線１１４との交差に対応する画素電極１１８にデータ信号が印加されるので、走査線がＬレベルとなってＴＦＴ１１６がオフしても、液晶容量１２０には、その容量性によって、データ信号の電圧とコモン電極１０８の電圧Ｃomとの差電圧が、保持されることになる。

説明を図１に戻すと、駆動回路３０は、液晶表示パネル１００における走査線１１２およびデータ線をそれぞれ駆動するものである。駆動回路３０の詳細については、本発明の特徴部分ではないので省略するが、概略すると、１、２、３、…、４８０行目の走査線１１２をこの順番で水平走査期間（Ｈ）毎に選択するとともに、ある一行の走査線１１２を選択したときに、当該選択走査線に位置する行であって１、２、３、…、６４０列の画素へのデータ信号を、１、２、３、…、６４０列目のデータ線１１４に供給するものである。

画像データＣdは、図示しない上位回路から、垂直同期信号Ｖs、水平同期信号Ｈsおよびクロック信号Ｃlkに同期して供給され、縦４８０行×横６４０列の画素１１０の階調をそれぞれ８ビットで指定するデジタルデータである。
この画像データＣdは、上位回路から図７（ａ）に示されるように、垂直同期信号Ｖsで規定される垂直走査期間（Ｆ）にわたって、１行１列〜１行６４０列、２行１列〜２行６４０列、３行１列〜３行６４０列、…、４８０行１列〜４８０行６４０列という画素の順番で供給される。この際、水平同期信号Ｈsで規定される水平走査期間（Ｈ）において１行分の画像データＣdが供給され、さらに、クロック信号Ｃlkの１周期で１画素分の画像データＣdが供給される。
なお、本実施形態において８ビットの画像データＣdは、十進表記の「０」が最低階調の黒色を指定し、数値が増加するにつれて明るくなる階調を指定し、「２５５」が最高階調の白色を指定するものとする。上述したように本実施形態では、電圧無印加時に黒色となり、電圧印加時に白色となるから、階調値「０」の黒色とする場合には、液晶容量１２０の保持電圧をゼロ近傍とし、階調値「２５５」の白色とする場合には、液晶容量１２０の保持電圧を所定電圧とすれば良いことになる。

階調判別回路１２は、画像データＣdが指定する階調が「０」〜「７９」の範囲にあるか否かを判別するものであり、当該範囲になければＬレベルとなり、当該範囲にあればＨレベルとなる論理信号Ｓelを出力する。
セレクタ１４は、画像データＣdを、信号ＳelがＬレベルであれば出力端ａに、信号ＳelがＨレベルであれば出力端ｂに、それぞれ分配するものである。なお、便宜的に、セレクタ１４の出力端ａ、ｂに分配された画像データをそれぞれＣda、Ｃdbと表記している。
ＦＲＣ回路２０は、セレクタ１４の出力端ｂに分配された画像データＣdbが指定する階調値を変換して、画像データＣdcとして出力するものであり、詳細については後述する。
セレクタ１６は、信号ＳelがＬレベルであれば入力端ａを、信号ＳelがＨレベルであれば入力端ｂを、それぞれ選択して、選択した入力端に供給された画像データを出力するものである。
したがって、セレクタ１６からは、画像データＣdが指定する階調が「０」〜「７９」の範囲にない場合には、その画像データＣd（Ｃda）そのものが出力される一方、画像データＣdが指定する階調が「０」〜「７９」の範囲にある場合には、その画像データＣd（Ｃdb）の階調値がＦＲＣ回路２０により変換された画像データＣdcが出力されることになる。

データ信号変換回路１８は、セレクタ１６から出力されたデジタルの画像データを、アナログのデータ信号Ｖidに変換するものである。詳細には、データ信号変換回路１８は、セレクタ１６から出力された画像データが指定する階調値に応じた電圧であって、極性指定信号Ｐolで指定された極性の電圧のデータ信号Ｖidに変換する。
なお、極性指定信号Ｐolは、液晶容量１２０に対する電圧の書込極性を指定する信号であり、例えばＨレベルであれば正極性を、Ｌレベルであれば負極性を、それぞれ指定する。ここで、液晶容量の書込極性とは、画素電極１１８がコモン電極１０８よりも電圧が高位となる場合を正極性とし、画素電極１１８がコモン電極１０８よりも低位となる場合を負極性としている。
マトリクス状に配列する画素に対してどの極性で書き込むかについては、走査線毎、データ線毎、画素毎、面（フレーム）毎などの様々な態様があるが、いずれでも良い。ただし、液晶容量１２０に直流成分が印加されると、液晶が劣化するので、本実施形態では、同一画素について正極性書込と負極性書込とが垂直走査期間（Ｆ）毎に交互に切り替えられる。

制御回路１０は、垂直同期信号Ｖs、水平同期信号Ｈsおよびクロック信号Ｃlkに同期して液晶表示パネル１００における走査線やデータ線の駆動を制御するための制御信号Ｃntを出力する。詳細には、制御回路１０は、例えば上位回路からｉ行目の画像データＣdが供給されるときに、液晶表示パネル１００に対し、ｉ行目の走査線が選択されるように、さらに、ｉ行１列、ｉ行２列、ｉ行３列、…、ｉ行６４０列の画素に対応した画像データに基づく電圧のデータ信号Ｖidが、それぞれ１列、２列、３列、…、６４０列目のデータ線１１４にサンプリングされるように制御信号Ｃntによって制御する。
また、制御回路１０は、特に波形については図示しないが、上記極性指定信号Ｐolを出力するほか、垂直同期信号Ｖsを３回カウントする毎に（すなわち、垂直走査期間の３倍期間毎にリセット信号ＲesVを出力し、水平同期信号Ｈsを３回カウントする毎に（すなわち、水平走査期間の３倍期間毎に）リセット信号ＲesHを出力し、クロック信号Ｃlkを３回カウントする毎にリセット信号ＲesDを出力する。
なお、垂直同期信号Ｖs、水平同期信号Ｈsおよびクロック信号Ｃlkは、図７（ａ）に示されるように負論理のパルス信号である。このため、特に図示しないが、リセット信号ＲesV、ＲesH、ＲesDも負論理のパルス信号である。

次に、ＦＲＣ回路２０について説明する。図３は、ＦＲＣ回路２０の構成を示すブロック図である。
この図において、カウンタ２０２は、垂直同期信号Ｖsの立ち下がりをカウントする２ビットの計数回路であり、そのカウント値Ｆadは、リセット信号ＲesVによりゼロにリセットされる。垂直走査信号Ｖsは、垂直走査期間（Ｆ）の開始時に立ち下がり、また、リセット信号ＲesVは、垂直走査期間の３倍期間毎に出力されるので、カウント値Ｆadは、垂直走査期間（Ｆ）毎に、「０」→「１」→「２」（→「０」）という順番で変化する。
カウンタ２０４は、水平同期信号Ｖsの立ち下がりをカウントする２ビットの計数回路であり、そのカウント値Ｙadは、垂直同期信号Ｖsの立ち下がり、または、リセット信号ＲesHの出力（立ち下がり）によりゼロにリセットされる。水平同期信号Ｈsは、水平走査期間（Ｈ）の開始時に立ち下がり、また、リセット信号ＲesHは、水平走査期間の３倍期間毎に出力されるので、カウント値Ｙadは、１、２、３、４、…、４８０行目の画像データＣdが供給されると、「０」→「１」→「２」→「０」→、…、→「２」という順番で変化する。
カウンタ２０６は、クロック信号Ｃlkの立ち下がりをカウントする２ビットの計数回路であり、そのカウント値Ｘadは、水平同期信号Ｖsの立ち下がり、または、リセット信号Ｒe sDの出力によりゼロにリセットされる。クロック信号Ｃlkは、１画素分の画像データＣdの開始時に立ち下がり、また、リセット信号ＲesDは、クロック信号Ｃlkの３周期毎に出力されるので、カウント値Ｘadは、１、２、３、４、…、６３９、６４０列目の画像データＣdが供給されると、「０」→「１」→「２」→「０」→、…、→「０」→「１」という順番で変化する。

ここで、ｉ行ｊ列の画素の画像データＣd（Ｃdc）入力された場合、ｉを「３」で割った余りが「１」であれば、カウント値Ｙadは「０」となり、ｉを「３」で割った余りが「２」、「０」であれば、それぞれカウント値Ｙadは「１」、「２」となる。また、ｊを「３」で割った余りが「１」であれば、カウント値Ｘadは「０」となり、ｊを「３」で割った余りが「２」、「０」であれば、それぞれカウント値Ｘadは「１」、「２」となる。
すなわち、異なる垂直走査期間であっても、同一画素の画像データＣdbが供給されたときのカウント値Ｙad、Ｘadは互いに同値となる。例えば４行５列の画素の画像データＣd（Ｃdc）が入力されたとき、カウント値Ｙadは、４を「３」で割った余りが「１」であるから、「０」となり、カウント値Ｘadは、５を「３」で割った余りが「２」であるから、「１」となる。

マトリクス適用部２１０は、図４に示されるように、要素ＡまたはＢを規定する３×３のマトリクスを３枚有し、これらの中から、カウント値Ｆad、ＹadおよびＸadで規定される要素の適用を決定する。詳細には、マトリクス適用部２１０は、カウント値Ｆadに応じて「０」、「１」、「２」のいずれかの１枚のマトリクスを決定するとともに、決定したマトリクスのうち、カウント値Ｙadで規定される行とカウント値Ｘa dで規定される列とに配列する要素の適用を決定する。例えば、マトリクス適用部２１０は、カウント値Ｆad、Ｙad、Ｘadが、それぞれ「１」、「０」、「１」であれば、カウント値Ｆadが「１」のマトリクスのうち、丸印で示した０行１列の要素Ｂの適用を決定する。
ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２２０は、図５に示されるように、画像データＣdbが規定する「０」から「７９」までの入力階調値に対し、要素ＡおよびＢのそれぞれに対応した出力階調値を記憶するテーブルであり、画像データＣdbが指定する階調値を、マトリクス適用部２１０が決定した要素に対応する階調値に変換して、セレクタ２２４の入力端ｂに供給するものである。
例えば、ＬＵＴ２２０は、画像データＣdbが指定する階調値が「２」である場合に、要素Ａの適用が決定されていれば、階調値「２」を出力し、要素Ｂの適用が決定されていれば、階調値「１６」に変換して出力する。

なお、レジスタ２２２は、画像データＣdbが階調値を指定する画素について、応答速度の改善を許可するか否かを示すデータＲegを記憶するものであり、当該データＲegは、上記上位回路から供給される。
セレクタ２２４の入力端ａには、画像データＣdbが供給される。セレクタ２２４は、レジスタ２２２に記憶されたデータＲegが応答速度の改善を許可しないものである場合に入力端ａを選択し、レジスタ２２２に記憶されたデータＲegが応答速度の改善を許可するものである場合に入力端ｂを選択して、画像データＣdcとして出力するものである。
このため、ＦＲＣ回路２０では、レジスタ２２２に記憶されたデータＲegが応答速度の改善を許可しないものである場合には画像データＣdbがそのまま画像データＣdcとして出力され、応答速度の改善を許可するものである場合には画像データＣdbの階調値が、決定された要素ＡまたはＢにかかる階調値に変換されて、画像データＣdcとして出力されることになる。

ここで、本実施形態に用いられる液晶表示パネル１００の応答速度特性について説明する。図６は、室温（２５℃）において、ある階調値（変化前の階調）から、異なる階調値（変化後の階調）に変化させたときの応答時間を測定した表であり、各項目において、○印は５０ミリ秒以下であり、×印は１００ミリ秒以上であることを示している。
この図から判るように、黒色表示状態の階調値「０」から、やや明るい表示状態である階調値「３１」〜「７９」に変化させる場合に、応答時間が長くなる（応答速度が低下する）。
ここで、着目すべきは、黒色表示状態に近い階調値「１５」または「３１」の表示状態から、他の階調値の表示状態に変化させる場合には応答速度の低下が発生しない、または、応答速度の低下が問題にならない、という点にある。なお、応答速度の低下が問題にならないとは、図６において、例えば階調値「３１」の表示状態から階調値「４７」の表示状態に変化させる場合に応答時間が長くなる、と認められるが、階調値「３１」の表示状態と階調値「４７」の表示状態との差は、２５６階調全体からみると、わずかな差であり、応答速度の低下があっても、それが実感される程度のものではない、という意味である。

また、垂直走査期間（Ｆ）は、通常６０Ｈｚの逆数である１６．７ミリ秒である。階調値「０」の表示状態から階調値「１５」の表示状態に変化させる場合の応答速度は、図６によれば、５２ミリ秒である。ここで、画像データＣdcで指定される階調値が垂直走査期間（フレーム）毎に「０」→「１５」→「０」と変化する場合、最初のフレームから次のフレームにかけて、階調値「０」から「１５」に変化させても、階調値「１５」に相当する透過率となる前にさらに次のフレームに移行するので、再び階調値「０」に相当する表示状態に戻ることになる。
このため、階調値がフレーム毎に「０」→「１５」→「０」と変化しても、液晶容量の透過率は、ほぼ階調値「０」に相当する黒色となり、階調値「１５」への変化が、透過率に与える影響は少ない、と考えられる。
そこで、本実施形態では、階調値「０」の黒色表示については、階調値「０」（要素Ａ）の表示と、階調値「１５」に近い階調値「１８」（要素Ｂ）の表示とを用いて表現することにしている。
このように階調値を変化させると、液晶容量に印加される電圧が振動するので、黒色表示状態にある画素に対して、明るい階調値への変化が指定されたときに応答速度の改善が期待できるからである。ＬＵＴ２２０の変換内容自体（図５参照）は、このことを示しており、階調値「０」については、要素Ａにかかる階調値「０」と、要素Ｂにかかる階調値「１８」とで表現することを示している。

なお、階調値「０」の黒色表示を、階調値「１５」ではなく、階調値「１８」を用いて表現することにしている理由は、図６に示した代表的な測定結果ではなく、各階調値について測定した詳細な結果に基づくため、および、近隣する階調とのバランスを考慮したため、である。
また、図５において、入力階調値が「１３」以上では、入力階調値と要素Ａにかかる階調値が一致しなくなる。これは、入力階調値が大きくなると（明るくなると）、応答速度が改善し始めるので、当該入力階調値に基づく表示を、要素Ａにかかる階調値に基づく表示と、要素Ｂにかかる階調値に基づく表示との平均的な明るさで表現するためである。
さらに、ＬＵＴ２２０が、階調値「８０」以上について要素Ａ、Ｂを規定していない理由は、図６をみても判るように、変化前の階調値が「８０」以上の表示状態であれば、応答速度の低下が発生しないためである。このため、本実施形態では、階調値が「８０」以上であると判別された画像データＣdについては、セレクタ１４、１６によってＦＲＣ回路２０をバイパスさせ、階調値が「０」〜「７９」にある画像データのみをＬＵＴ２２０の変換対象としているのである。

次に、本実施形態のように、同一画素について書込極性を垂直走査期間毎に反転させる構成において、入力階調値「０」〜「７９」の表示を要素Ａにかかる表示と要素Ｂにかかる表示とで表現する際に注意すべきことは、同一画素についての階調値が比較的長期間にわたって固定化されたとき、要素Ａにかかる階調値の表示状態が正極性または負極性のいずれか一方極性の電圧印加によってなされ、要素Ｂにかかる階調値の表示状態が正極性または負極性のいずれか他方極性の電圧印加によってなされてしまうと、要素Ａ、Ｂにかかる階調値は互いに異なるので、液晶容量１２０に直流成分が印加されてしまう、という点にある。

この点を回避するため、本実施形態では、マトリクス適用部２１０によって、適用する要素Ａ、Ｂの双方について、正極性と負極性とに変換されるようにしている。
すなわち、同じ画素について適用される要素は、例えば４行５列の画素についてみれば、上述したようにカウント値Ｙadが「０」であり、カウント値Ｘadが「１」であるので、図４に示した３枚のマトリクスのうち、いずれも０行１列の要素が適用される。このため、フレーム毎に適用される要素は「Ａ」→「Ｂ」→「Ａ」という順番となる。３フレーム経過すると、リセット信号Ｒes Vが出力されるので、６フレームでみたときに、当該４行５列の画素については適用される要素は「Ａ」→「Ｂ」→「Ａ」→「Ａ」→「Ｂ」→「Ａ」という順番となり、以下この繰り返しとなる。
同一画素の書込極性については、垂直走査期間毎に反転するので、例えば最初の書込極性を正極性としたとき、「Ａ」（正極性）→「Ｂ」（負極性）→「Ａ」（正極性）→「Ａ」（負極性）→「Ｂ」（正極性）→「Ａ」（負極性）となる。このため、本実施形態では、６フレームを単位としてみたとき、液晶容量１２０に直流成分が印加されることが回避される。

図８は、この直流印加の回避を説明するための図であり、マトリクス適用部２１０において、４行５列の要素が適用される画素の画素電極１１８の電圧変化を、当該画素に対応する走査線電圧（ゲート電圧）との関係において示す図である。
走査線電圧がＨレベルに相当する電圧Ｖddとなったときに、データ信号の電圧が画素電極１１８に印加されると、当該データ信号の電圧とコモン電極１０８の電圧Ｃomとの差電圧は、走査線電圧がＬレベルに相当する接地電位Ｇndになった後であっても、液晶容量１２０に保持される。このため、液晶容量１２０の保持電圧は、電圧Ｃomを基準として６フレームを周期の単位としてみたとき、ゼロとなり、液晶容量１２０への直流成分の印加が回避される。
この図において、電圧＋ａは、要素「Ａ」が適用された場合の正極性電圧であり、電圧−ａは、要素「Ａ」が適用された場合の負極性電圧であり、電圧＋ｂは、要素「Ｂ」が適用された場合の正極性電圧であり、電圧−ｂは、要素「Ｂ」が適用された場合の負極性電圧であって、実際には、当該要素を適用して変換した階調値に相当する電圧である。
また、本実施形態において、入力階調値が「０」またはその近傍値である場合、要素「Ａ」にかかる階調値は、要素「Ｂ」にかかる階調値よりも小さく（図５参照）、また、階調値が大きくなるにつれて液晶容量に印加すべき電圧（画素電極１１８とコモン電極１０８との差電圧）が大きくなる関係にあるから、電圧＋ａ、−ａ、＋ｂ、−ｂ、については、
＋ｂ＞＋ａ＞Ｃom＞−ａ＞−ｂ
という関係である。
なお、ここでは、マトリクス適用部２１０において、０行１列の要素が適用された場合を示しているが、他の要素についても、起点となるフレームが異なるだけであるので、省略する。

このように本実施形態によれば、液晶容量への直流成分の印加を回避しつつ、黒色表示状態からやや暗い中間色表示状態に移行させる場合の応答速度を向上させることが可能となる。
また、本実施形態において、図４に示されるように、上下左右に隣接する画素同士では、フレームが移行したときに同一要素に変化しないように、マトリクス適用部２１０のマトリクスが規定されている。このため、隣接画素同士で同一階調値が指定されても、同じフレームで同じ階調で変化することが防止されるので、フリッカーの発生が抑制される。

上述した実施形態では、３フレーム毎に適用される要素として、「Ａ」を２回、「Ｂ」を１回としたが、２回の「Ａ」を、１回の「Ａ」と別の「Ｃ」とに分離しても良い。詳細には、マトリクス適用部２１０が適用する３×３のマトリクスを、例えば図９に示されるように要素Ａ、ＢおよびＣとし、ＬＵＴ２２０による変換内容を、「０」から「７９」までの入力階調値に対し、要素Ａ、ＢおよびＣのそれぞれに対応する出力階調値を記憶する内容としても良い。なお、この変換は、要素Ａにかかる階調値と要素Ｃにかかる階調値との平均が、要素Ｂにかかる階調値となるような内容である。
このようなマトリクスにおいて、同じ画素について適用される要素は、例えば４行５列の画素についてみれば（マトリクスでは０行１列）、フレームの順で「Ｃ」→「Ｂ」→「Ａ」という順番となる。このため、６フレームでみたときに、当該４行５列の画素については適用される要素は「Ｃ」→「Ｂ」→「Ａ」→「Ｃ」→「Ｂ」→「Ａ」という順番となり、以下この繰り返しとなる。同一画素の書込極性については、垂直走査期間毎に反転するので、例えば最初の書込極性を正極性としたとき、「Ｃ」（正極性）→「Ｂ」（負極性）→「Ａ」（正極性）→「Ｃ」（負極性）→「Ｂ」（正極性）→「Ａ」（負極性）となるので、同様に、液晶容量１２０の保持電圧は、電圧Ｃomを基準として６フレームを周期の単位としてみたとき、ゼロとなり、液晶容量１２０への直流成分の印加が回避される。

図１１は、この直流印加の回避を説明するための図であり、液晶容量１２０の電圧実効値が、６フレームを周期の単位としてみたとき、正極性と負極性とで等しくなることが判る。
なお、この図において、電圧＋ｃは、要素「Ｃ」が適用された場合の正極性電圧であり、電圧−ｃは、要素「Ｃ」が適用された場合の負極性電圧である。また、図１０の例において、入力階調値が「０」またはその近傍値である場合、
要素「Ａ」にかかる階調値＞要素「Ｃ」にかかる階調値＞要素「Ｂ」にかかる階調値
という関係にあるので、電圧＋ａ、−ａ、＋ｂ、−ｂ、＋ｃ、−ｃについては、
＋ａ＞＋ｃ＞＋ｂ＞Ｃom＞−ｂ＞−ｃ＞−ａ
という関係である。
なお、ここでは、マトリクス適用部２１０において、０行１列の要素が適用された場合を示しているが、他の要素についても、起点となるフレームが異なるだけであるので、省略する。

また、図４および図９のいずれにおいても、３枚の３×３のマトリクスを用いて、適用する要素を決定するとともに、６フレームの単位として液晶容量１２０への直流成分の印加を回避したが、マトリクス適用部２１０が、図１２に示されるような２×２のマトリクスの４枚を用いて、４フレームを単位とするとともに、同じ要素が２フレームにわたって連続して適用されるようにしても良い。書込極性を垂直走査期間毎に反転させているので、同じ要素が２フレームにわたって連続させると、当該要素については正極性と負極性とに変換されることになる。なお、この例においては、例えばＬＵＴ２２０については、図５に示した変換内容を用いることができる。
このようなマトリクスにおいて、同じ画素について適用される要素は、例えば６行４列の画素（マトリクスでは１行１列）についてみれば、フレームの順で「Ａ」→「Ａ」→「Ｂ」→「Ｂ」という順番となるので、例えば最初の書込極性を正極性としたとき、「Ａ」（正極性）→「Ａ」（負極性）→「Ｂ」（正極性）→「Ｂ」（負極性）となり、４フレームを単位としてみると、液晶容量１２０に直流成分が印加されることはない。
ただし、この例では、前半２フレームで要素「ａ」にかかる階調値の表示状態となり、後半２フレームで要素「ｂ」にかかる階調値の表示状態となるので、フリッカーとして視認されやすくなる。

なお、上述した説明においてＬＵＴ２２０は、「０」から「７９」までの入力階調値のそれぞれに対して、出力階調値を記憶していたが、例えば、１つ飛びに記憶するような構成でも良い。
また、画像データＣdは８ビットであるが、ＬＵＴ２２０は、「０」から「７９」までの入力階調値のそれぞれに対して出力階調値を記憶すれば良いので、８ビットである必要はなく、下位の６ビット分だけ記憶する構成で足りる。

上述した説明では、書込極性の基準をコモン電極１０８の電圧Ｃomとしているが、これは、画素１１０におけるＴＦＴ１１６が理想的なスイッチとして機能する場合であり、実際には、ＴＦＴ１１６のゲート・ドレイン電極間の寄生容量に起因して、オンからオフに状態変化するときにドレイン電極（画素電極１１８）の電位が低下する現象（プッシュダウン、突き抜け、フィールドスルーなどと呼ばれる）が発生する。液晶の劣化を防止するため、液晶容量１２０については交流駆動としなければならないが、コモン電極１０８への印加電圧Ｃomを書込極性の基準として交流駆動すると、プッシュダウンのために、負極性書込による液晶容量１２０の電圧実効値が、正極性書込による実効値よりも若干大きくなってしまう（ＴＦＴ１１６がｎチャネルの場合）。このため、実際には、書込極性の基準を、コモン電極１０８の電圧Ｃomとは別とし、詳細には、書込極性の基準電圧を、プッシュダウンの影響が相殺されるように、コモン電極の電圧よりも高位側にオフセットして設定するようにしても良い。

また、上述した説明では、ある１行の走査線１１２に対応する走査線電圧がＨレベルとなったときに、当該走査線に位置する１列〜４８０列の画素に対応するデータ信号Ｖidを順番に供給する、いわゆる点順次駆動としたが、データ信号を時間軸にｎ（ｎは２以上の整数）倍に伸長するとともに、ｎ本の画像信号線に供給する、いわゆる相展開（シリアル−パラレル変換ともいう）駆動を併用した構成としても良いし（特開平２０００−１１２４３７号公報参照）、すべてのデータ線１１４に対しデータ信号を一括して供給する、いわゆる線順次駆動としても良い。
また、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３画素で１ドットを構成して、カラー表示を行うとしても良いし、さらに、別の１色（例えばシアン（Ｃ））を追加し、これらの４色の画素で１ドットを構成して、色再現性を向上させる構成としても良い。

次に、上述した実施形態に係る電気光学装置１を表示装置に適用した電子機器について説明する。図１４は、実施形態に係る電気光学装置１を用いた携帯電話１２００の構成を示す図である。
この図に示されるように、携帯電話１２００は、複数の操作ボタン１２０２のほか、受話口１２０４、送話口１２０６とともに、上述した電気光学装置１を備えるものである。なお、電気光学装置１のうち、液晶表示パネル１００に相当する部分以外の構成要素については外観としては現れない。
なお、電気光学装置１が適用される電子機器としては、図１４に示される携帯電話の他にも、デジタルスチルカメラや、フォトストレージ、ノートパソコン、液晶テレビ、ビューファインダ型（または、モニタ直視型）のビデオレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示装置として、上述した電気光学装置１が適用可能であることは言うまでもない。

本発明の実施形態に係る電気光学装置の構成を示す図である。 同電気光学装置における画素の構成を示す図である。 同電気光学装置におけるＦＲＣ回路の構成を示す図である。 同ＦＲＣ回路において適用されるマトリクスの構成を示す図である。 同ＦＲＣ回路におけるＬＵＴの変換内容を示す図である。 同電気光学装置における液晶表示パネルの応答特性を示す図である。 同電気光学装置の動作を示す図である。 同電気光学装置の動作を示す図である。 変形例において適用されるマトリクスの構成を示す図である。 同変形例におけるＬＵＴの変換内容を示す図である。 同変形例の動作を示す図である。 別変形例において適用されるマトリクスの構成を示す図である。 変形例における動作を図である。 実施形態に係る電気光学装置を適用した携帯電話の構成を示す図である。

符号の説明

１…電気光学装置、１２…階調判別回路、１８…データ信号変換回路、２０…ＦＲＣ回路、１００…液晶表示パネル、１０８…コモン電極、１１０…画素、１１２…走査線、１１４…データ線、１１６…ＴＦＴ、１１８…画素電極、１２０…液晶容量、２１０…マトリクス適用部、２２０…ルックアップテーブル、１２００…携帯電話

Claims (7)

1. 画素の階調値を指定する画像データを、所定電位を基準とした正極性電圧または負極性電圧のデータ信号に、垂直走査期間毎に交互に変換する画像データの処理回路であって、
   前記画像データが指定する階調値が所定範囲にあるか否かを判別する階調判別回路と、
   前記所定範囲にあると判別された画像データの階調値を、当該階調値と同じまたはこれに近隣する第１階調値と、前記第１階調値とは異なる第２階調値と、に変換し、
   前記第１階調値に基づく正極性電圧、前記第１階調値に基づく負極性電圧、前記第２階調値に基づく正極性電圧、および、前記第２階調値に基づく負極性電圧を、所定の順番で垂直走査期間毎に切り替えて、前記データ信号として供給する変換回路と、
   を具備することを特徴とする画像データの処理回路。
2. 前記変換回路は、
   ２つ以上の要素のうち、垂直走査期間毎に適用すべき１つの要素を決定するマトリクス適用部と、
   前記所定範囲にある階調値に対し、前記２つ以上の要素にかかる階調値をそれぞれ記憶ずるとともに、前記所定範囲にあると判別された画像データの階調値に対応し、かつ、前記マトリクス適用部で決定された要素にかかる階調値を出力するルックアップテーブルと、
   を有し、
   前記ルックアップテーブルにより出力された階調値を、垂直走査期間毎に正極性電圧および負極性電圧のデータ信号に交互に変換する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像データの処理回路。
3. 前記マトリクス適用部は、
   一の垂直走査期間から次の垂直走査期間にかけて、一の画素について適用する要素を別の要素に切り替える場合、
   当該一の画素に対して所定方向に隣接する画素について適用する要素を、前記別の要素に切り替えない
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像データの処理回路。
4. 画素の階調値を指定する画像データを、所定電位を基準とした正極性電圧または負極性電圧のデータ信号に、垂直走査期間毎に交互に変換する画像データの処理方法であって、
   前記画像データが指定する階調値が所定範囲にあるか否かを判別し、
   前記所定範囲にあると判別された画像データの階調値を、当該階調値と同じまたはこれに近隣する第１階調値と、前記第１階調値とは異なる第２階調値と、に変換し、
   前記第１階調値に基づく正極性電圧、前記第１階調値に基づく負極性電圧、前記第２階調値に基づく正極性電圧、および、前記第２階調値に基づく負極性電圧を、所定の順番で垂直走査期間毎に切り替えて前記データ信号として供給する
   ことを特徴とする画像データの処理方法。
5. 複数の画素を有する表示パネルと、
   前記画素の階調値を指定する画像データを、所定電位を基準とした正極性電圧または負極性電圧のデータ信号に、垂直走査期間毎に交互に変換する画像データの処理回路と、
   前記データ信号を前記表示パネルの画素に供給する駆動回路と、
   を具備し、
   画像データの処理回路は、
   前記画像データが指定する階調値が所定範囲にあるか否かを判別する階調判別回路と、
   前記所定範囲にあると判別された画像データの階調値を、当該階調値と同じまたはこれに近隣する第１階調値と、前記第１階調値とは異なる第２階調値と、に変換し、
   前記第１階調値に基づく正極性電圧、前記第１階調値に基づく負極性電圧、前記第２階調値に基づく正極性電圧、および、前記第２階調値に基づく負極性電圧を、所定の順番で垂直走査期間毎に切り替えて前記データ信号として供給する変換回路と、
   を具備することを特徴とする電気光学装置。
6. 前記画素は、
   前記データ信号が印加される画素電極と所定のコモン電圧が印加されたコモン電極とで液晶を挟持し、
   前記液晶が、誘電率異方性が負である
   ことを特徴とする請求項５に記載の電気光学装置。
7. 請求項５または６に記載の電気光学装置を有することを特徴とする電子機器。

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