JP2008504565A - 極性反転パターンにより液晶ディスプレイを駆動する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、極性反転により液晶ディスプレイを駆動する方法に関する。液晶ディスプレイパネル（９８）は画素のマトリクス（５２，６２，７２）を有し、それらの画素は画像フレームのシーケンスにより駆動される。その方法は、第１極性パターンにより第１フレーム（ｎ−１）中に前記画素を駆動する段階と、反転極性パターンにより第２フレーム（ｎ）中に画素の第１集合（５４，６６，７４）を除く画素を駆動する段階と、第３フレーム（ｎ＋１）中に前記反転極性パターンにより前記の画素の第１集合（５４，６６，７４）を駆動する段階とを有する。

Description

本発明は、極性反転スキームを用いる画素のマトリクスの駆動に関する。特に、本発明は、アクティブマトリクス液晶表示装置における画像焼き付き又は画像残像の防止に関する。

米国特許第６，４６９，６８４号明細書に記載されているようなアクティブマトリクス装置は、駆動信号に結合した反転回路を有し、その反転回路は、マトリクスのランダム、準ランダム又は擬似ランダムシーケンスパターンを与える少なくとも１つのコールシーケンス生成器を有する。コールシーケンス生成器は、幾つかのフレームに亘ってバイアスする画素の反転パターンのシーケンスを与える。時間経過に伴って、各々の画素は、直流バイアスの下で生じる可能性がある不所望の表示アーティファクトの生成を回避するように、実質的に等しい数の正及び負駆動レベルが与えられる。上記の先行技術の特許文献においては、コールシーケンス生成器を用いるとき、正又は負にバイアスされ、それにより、表示アーティファクトを生成する画素の長い列のような空間関連エラー、又は、画素の群が同時に互いに近くで変化する場合にもたらされるフリッカのような空間関連エラーを補償する必要がある。それらのエラーは、急速に変化する反転パターンを有することにより補償され、その反転パターンは頻繁に繰り返されない。

一般に、テレビジョンアプリケーションについては、しかしながら、画素バイアスは、フレーム毎に一回、即ち、表示リフレッシュレートに等しい及び映像信号と同期する周波数と共に反転される。非ゼロ直流成分は、電極において液晶中のイオン不純物の電気メッキをもたらし、そのことは画像残像又は画像焼き付きの主な源である。この問題は、特に、アクティブマトリクス液晶ディスプレイのインターレース解除なしの又はインターレース解除が弱いテレビジョンにおいて遭遇するものである。
米国特許第６，４６９，６８４号明細書

本発明の目的は、極性反転パターンを有する画素のマトリクスの駆動であって、画像焼き付きを更に低減する、駆動を提供することである。

インターレーステレビジョン信号のために正規極性パターンを、フレーム毎に一回反転するとき、第１極性パターンは、例えば、テレビジョン信号の奇数フレームに適用される一方、反転極性パターンは、テレビジョン信号の偶数フレームにリンクされる。奇数及び偶数フレームのコンテンツが異なる可能性があるとき、画素は、例えば、正極性と組み合わされた奇数フレームを駆動する高電圧及び負極性と組み合わされた偶数フレームの間の低電圧を有する複数のフレームについて駆動されることが可能である。その結果、画素は、ある時間の後に、画像残像をもたらす非ゼロ直流成分により駆動される。

第２フレーム中に、反転極性パターンによって駆動されることにより画素の第１集合を除外することにより、それはこの画素の集合が第２フレーム中に第１極性パターンにより駆動されることを意味するのであるが、そのことにより、後続のフレームについてパターンを反転する正規スキームはこの画素の第１集合のために中断される。第３フレーム中に極性パターンを再び連続して反転することにより、後続フレームのためのパターンを反転する正規スキームは効果的に再開されるが、ここでは、奇数及び偶数のフレームに対して逆極性を有する。その結果、奇数及び偶数フレームのコンテンツ間の定常偏差のための第２フレームの前の何れの非ゼロの直流成分の立ち上がりは、奇数及び偶数フレームの極性が反転されるために、第２フレーム以降、補償される。それ故、インターレース解除が弱い又はそれが内テレビジョン信号についてはなお一層、画像焼き付きが低減される。

反転パターンを有する後続フレームにおいて画素の互いに異なる集合の後続除外を伴って画素を分割することにより、奇数及び偶数フレームについての極性スキームは、続いて、画素のマトリクスの全ての画素について反転される。このことは、時間ドメインの画素において帯電の立ち上がりを制限する十分に制御された極性反転スキームを与える。

実施する場合には、画素の第１集合は、画素のマトリクスの１つ又はそれ以上の行又は列において隣接画素を有することが可能であり、後続の除外された画素の集合は後続することが可能であり、画素の隣接する集合及び／又は画素の第１集合は、１つ又はそれ以上の完全な行又は列であることが可能である。

画素の第１集合及び画素の互いに異なる集合の各々が、マトリクスにおいて画素の総量の半分以下を有する場合、極性スキームの変化によりもたらされるフリッカの影響は低減される。

画素のマトリクスは、液晶ディスプレイの画素のマトリクス、又は、非ゼロ直流成分を立ち上げる現象を示す何れの他のマトリクスディスプレイであることが可能である。

駆動回路は、周辺構成要素を有することが可能である集積回路又は集積回路の群により構成されることが可能である。

ディスプレイプロダクトは、テレビジョン受信器、モニタ、プロジェクタ又は何れの他のディスプレイ装置を有するプロダクトであることが可能である。

映像処理回路は、例えば、ディスプレイを駆動するために適するフォーマットに、そのプロダクトに結合されたＤＶＤプレーヤ又はコンピュータのような外部入力装置から又はアンテナからの外部入力信号を変換する。

本発明の特定の特徴は、バイアス差を補償するための映像信号操作回路に関するものである。この特徴は、装置信号に液晶ディスプレイの画素の比較的遅い応答により特にもたらされる極性パターンの帯電の視認性を低減する。

通常、このような応答は、例えば、米国特許第５，４９５，２６５号明細書に開示されているような、所謂、“オーバードライブ”により部分的に補償される。しかしながら、極性パターンの変化を補償するためには、“アンダードライブ”と呼ばれる逆の補正が必要である。このような必要な逆の補正は、画素の階調の利用可能な変換のための画素のマトリクスの挙動を測定すること、必要な遷移の補正を記憶すること及び極性スキームの変化が起こる場合にそれらの補正を適用することにより得られる。このような方法は、米国特許第５，４９５，２６５号明細書に記載されている方法に類似していて、それ故、本明細書においては更に詳細に説明しない。

実施形態においては、利用可能なオーバードライブ回路又はソフトウェアは、アンダードライブを備えるように用いられる。画素の極性スキームの変化の場合、必要な補正は例えば、ルックアップテーブルから及び／又は公式により検索され、補正は、画素に補正駆動信号を与えるように、オーバードライブ補正と組み合わされる。

本発明の上記の及び他の特徴は、以下、詳述する実施形態を参照することにより明らかになり、理解することができるであろう。

本発明は、例示として添付図のみを参照して、

図１は、３つのフレームｎ−１、ｎ及びｎ＋１の間の時間ｔの関数として電圧１０を駆動し、充電及び放電画素電圧１８をもたらす一連の交番パルス１２、１４、１６を規定する先行技術の駆動電圧１０を示している。パルス１２、１４及び１６間の画素電圧１８の応答は、記憶容量、液晶セルの容量及びＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）層の分布容量と共に、ドライバ出力抵抗、ＩＴＯ層の抵抗及び電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のドレインソース抵抗に依存する。全容量と組み合わされた全抵抗は、交番パルス１２、１４、１６により構成される駆動信号に対して画素電圧１８の遅い応答をもたらす。

図２は、画素２０のマトリクスについての先行技術の極性反転スキームを示している。そのスキームは、多数のフレームｎ−１、ｎ、ｎ＋１の複数のパターンを示している。後続のフレームｎ−１、ｎ、ｎ＋１における各々の画素についての極性は、“＋”及び“−”で示されている。マトリクス２０における画素の極性は、列２２（及び、全ての他の列）及び行２４（及び、何れの他の行）において隣接画素の間で交番する。更に、マトリクス２０の各々の画素においては、フレーム間で極性が交番する。

用語“スキーム”は、本明細書においては、ハードウェア及び／又はソフトウェアを用いるシステムで実行されるように実施される方法又は手順として解釈されるべき用語である。

図３は、各々のフレーム間の画素反転極性のための先行技術の駆動電圧３０のグラフであって、画素が直流オフセット３２をもたらす変化している映像信号を受け入れる、グラフである。駆動電圧３０のレベル及び形状に応じて、そのグラフは、可視的画像残像をもたらす直流オフセット３２のために幾つかのフレームを必要とする。

図４は、本発明の第１実施形態にしたがった、時間ｔの関数としての画素についての駆動電圧４０のグラフであって、その駆動電圧４０は反転された極性反転スキームを有し、参照符号４２ａ乃至４２ｄにより示されている所定数のフレームの極性を繰り返す。このことは、直流オフセット４４は時間経過と共に平均がゼロになるため、直流オフセット４４のシフト又は極性交番をもたらし、それにより、延ばされた時間期間の間に画素における帯電の立ち上がりを補償する。したがって、本発明にしたがった駆動電圧４０は、液晶ディスプレイにおける画像残像を防止する。

図５は、画素のマトリクス５２についての本発明の第１実施形態にしたがった極性反転スキーム５０を示している。後続フレームｎ−１、ｎ、ｎ＋１における各々の画素についての極性は“＋”及び“−”で示されている。マトリクス５２における画素の極性は、フレームｎ−１の間に行５４及び列５６において隣接画素間で交番する。極性反転スキーム５０は、フレームｎの間に、マトリクス５２の行５４を除くフレーム間の画素の極性を反転する。フレームｎ＋１においては、極性反転スキーム５０は、行５６の画素を除く画素の極性を反転し、そして、フレームｎ＋２においては、極性反転スキーム５０は、行５８の画素を除く画素の極性を反転する。極性反転スキーム５０は、それ故、スクローリング式にマトリクス５２における行を除き、そのことは連続的であることが可能である。極性反転スキーム５０において、参照符号４４として図４に示す直流オフセットの交番の周波数は、マトリクス５２における行の数により決定され、そして、第１実施形態においては、その周波数は、マトリクスのおける行の総数で除算されたフレーム周波数と除かれた行数との積に等しい。

図６は、本発明の第２実施形態にしたがった極性反転スキーム６２であって、後続フレームにおいて続いて行を除く極性反転スキームは、フレームｎ−１、ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２についての画素のマトリクス６４の行６６、６８の極性において実行される、極性反転スキームを示している。２つの連続するフレームにおいて同じ極性を保つ行の数は、マトリクスの行の総数の半分以下である必要があり、又は、マトリクス６４の画素における極性反転の周波数はフレーム周波数の半分より小さく、このことは、大きい領域の可視的フリッカに繋がる可能性がある。

図７は、本発明の第３実施形態にしたがった極性反転スキーム７０であって、行又は複数の行を除く極性反転スキームは行の数に対して限定されないが、また、むしろ連続的な画素７４、７６の数に対して適用されることが可能である。極性反転除外は、代替の実施形態においては、連続画素に対してさえ限定されない。実際には、マトリクス７２における各々の画素について、参照符号４０のように、図４に示す駆動電圧を生成することは極めて重要である。しかしながら、連続画素に限定された極性反転除外は、より安価なハードウェアの解決方法を提供する。

極性反転スキームの変化の間、行、複数の行又は上記の図を参照して説明したような画素を除外するとき、液晶ディスプレイの光出力は、ノーマリーブラック表示に対しては増加し、ノーマリーホワイト表示に対しては減少する。このような光出力における差８０は可視的であり、補償される必要がある。その差８０は、図１を参照して説明するように、駆動信号に対する画素の遅い応答によってもたらされるのである。

図８は、３つのフレームｎ−１、ｎ及びｎ＋１並びに一連の駆動パルス８４、８６、８８の間の、本発明の第１乃至第３実施形態にしたがった駆動電圧８２のグラフを示している。駆動パルス８４、８６、８８は、充電し且つ放電する画素電圧９０をもたらす。パルス８４、８６のような同じ極性の繰り返されるパルスは画素電夏９０における差８０をもたらす。

差８０は、第１実施形態にしたがって、補償回路を介してディスプレイに対して映像データを操作することによりデジタル領域で補償される。代替として、差８０は、例えば、列ドライバのアナログ領域で補償されることが可能であるが、この解決方法は付加的な複雑な回路を必要とする。

図９は、本発明の第１乃至第３実施形態にしたがった、液晶ディスプレイ駆動システムの補償ユニット９２のブロック図を示す。補償ユニット９２は、画素電圧極性制御器９６により制御されるスイッチングユニット９４を有する。画素電圧極性制御器９６はスイッチングユニット９４を制御し、それにより、液晶ディスプレイパネル９８の画素のマトリクスにおいて各々の画素のために画素駆動電圧を制御する。更に、その画素電圧極性制御器９６は、信号１０６により複数の画素を制御する。極性反転スキームの変化が起こるとき、制御器９６は、極性反転において除外されるマトリクスにおける関連画素のための補償ユニット９２の映像データ出力１０４と映像コンテンツを受け入れるための映像入力１０２との間に映像データ操作器１００を結合するように、スイッチングユニット９４を制御する。映像データ操作器１００は、画素電圧の遅い応答と組み合わされた極性反転スキームの変化によりもたらされる電圧差分を補償する。上記のように、このような“アンダードライブ”の形での補償は、米国特許第５，４９５，２６５号明細書に開示されているオーバードライブと類似する方法で実現されることが可能であり、それ故、ここでは、それについての更に詳細な説明は省略する。

上記の実施形態は例示であって、本発明を限定するものではなく、当業者は同時提出の特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲から逸脱することなく多くの代替の実施形態をデザインすることが可能であることに留意する必要がある。“を有する”及びそれらの派生語は、何れの請求項又は全体の明細書において列挙されている要素又は段階以外の要素又は段階を排除するものではない。要素の単数表現は、その要素の複数の存在を排除するものではなく、その逆もまた排除されるものではない。本発明は、幾つかの個別の要素を有するハードウェアにより、そして、適切にプログラムされたコンピュータにより実施されることが可能である。幾つかの手段を列挙している装置請求項においては、それらの手段の幾つかは、ハードウェアの同一のアイテムにより実施されることが可能である。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されていることのみにより、それらの手段の組み合わせが有利に用いられないことを示すものではない。

先行技術の画素のための駆動電圧対時間についてのブラフである。 先行技術の時間経過に伴う極性反転スキームを示す図である。 例えば、悪い解除インターレーサ又はそれがないために、駆動電圧が直流オフセット成分を有する、先行技術の画素の駆動電圧対時間のグラフである。 本発明の第１実施形態にしたがった、画素のための駆動電圧対時間のグラフである。 時間経過に伴う本発明の第１実施形態にしたがった極性反転スキームを示す図である。 時間経過に伴う本発明の第２実施形態にしたがった極性反転スキームを示す図である。 時間経過に伴う本発明の第３実施形態にしたがった極性反転スキームを示す図である。 本発明の第１乃至第３実施形態にしたがった、時間経過に伴う画素における駆動電圧のグラフである。 本発明の第１乃至第３実施形態にしたがった、補償回路のブロック図である。

Claims (13)

1. 画像フレームのシーケンスにより画素のマトリクスを駆動するための方法であって：
   第１極性パターンにより第１フレーム中に前記画素を駆動する段階；
   反転極性パターンにより第２フレーム中に画素の第１集合を除く画素を駆動する段階；及び
   第３フレーム中に前記反転極性パターンにより前記の画素の第１集合を駆動する段階；
   を有する方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記の画素の第１集合は、前記の画素のマトリクスにおいて画素の１つ又はそれ以上の行又は１つ又はそれ以上の列に隣接画素を有する、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、先行フレームに比べて、前記反転極性パターンにより後続フレームにおいて、互いに異なる画素の集合を後続して除く画素を駆動する段階を更に有する、方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、後続して除かれる、前記の互いに異なる画素の集合は、後続した、画素の隣接した集合である、方法。
5. 請求項３に記載の方法であって、前記の画素の第１集合及び前記の互いに異なる画素の集合の各々は、実質的に等しい画素数を有する、方法。
6. 請求項３に記載の方法であって、前記の画素の第１集合及び前記の互いに異なる画素の集合の各々は、前記の画素のマトリクスにおいて全画素数の半分以下の画素数を有する、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、前記の画素の第１集合は、前記の画素のマトリクスにおいて１つ又はそれ以上の画素の全体の行を有する、方法。
8. 請求項１に記載の方法であって、前記の画素の第１集合の応答時間によりもたらされる前記第２フレーム中の前記の画素の第１集合のバイアス差を補償する段階を更に有する、方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、前記補償する段階は、前記の画素の第１集合のドライバのバイアスを調節する段階を有する、方法。
10. 請求項８に記載の方法であって、前記補償する段階は、前記第２フレーム中に前記の画素の第１集合の映像コンテンツを調節する段階を有する、方法。
11. 画素のマトリクスを有する表示装置のための駆動回路であって：
    第１極性パターンにより第１フレーム中に前記画素を駆動するための手段；
    反転極性パターンにより第２フレーム中に画素の第１集合を除く画素を駆動するための手段；及び
    第３フレーム中に前記反転極性パターンにより前記の画素の第１集合を駆動するための手段；
    を有する駆動回路。
12. 表示装置であって：
    画素のマトリクスを有する表示パネル；及び
    請求項１１に記載の駆動回路；
    を有する表示装置。
13. 表示プロダクトであって：
    請求項１２に記載の表示装置；及び
    映像処理回路；
    を有する表示装置。

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