JP2009058684A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静止画表示および動画表示のいずれにおいても、表示品位の低下を招くことなく、かつ動画表示時において応答速度を改善し得る液晶表示装置を提供する。
【解決手段】入力画像データの階調に基づいて印加電圧を生成し、多階調表示を行う液晶表示装置において、階調信号を印加電圧に変換する変換部を含み、変換した印加電圧を表示部に出力するソース駆動部と、静止画表示時には、階調０〜２５５からなる２５６種の全階調に対して各階調に相当する印加電圧を上記表示部に出力する一方、動画表示時には、液晶の応答速度が遅い範囲となる、所定階調２７未満の各階調に相当する各印加電圧に代えて、所定階調２７に相当する印加電圧を上記表示部に出力するように、上記変換部における印加電圧の使用範囲を切り替える切替部とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものであり、特に、動画表示時の応答速度を改善し得る液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、テレビやグラフィックディスプレイ等の表示素子として盛んに用いられている。その中でも、特に表示画素毎に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、ＴＦＴと称す）等のスイッチ素子が設けられた液晶表示装置は、表示画素数が増大しても隣接表示画素間でのクロストークのない優れた表示画像を得ることができるため、特に注目を集めている。

このような液晶表示装置は、図１５に示すように液晶表示パネル１および駆動回路部とからその主要部が構成されており、液晶表示パネル１は一対の電極基板間に液晶組成物が保持され、各電極基板の外表面にはそれぞれ偏光板が貼り付けられている。

一方の電極基板であるＴＦＴアレイ基板は、ガラスなどの透明な絶縁性基板１００上に複数本の信号線Ｓ（１）、Ｓ（２）、…Ｓ（ｉ）、…Ｓ（Ｎ）、および走査信号線Ｇ（１）、Ｇ（２）…Ｇ（ｊ）、…Ｇ（Ｍ）、がマトリクス状に形成されている。そして、これら信号線と走査信号線との交差部ごとに、画素電極１０３に接続されたＴＦＴからなるスイッチ素子１０２が形成されており、これらの上をほぼ全面にわたって覆うように配向膜が設置されて、ＴＦＴアレイ基板が形成されている。

一方、他の電極基板である対向基板は、ＴＦＴアレイ基板と同様にガラスなどの透明な絶縁性基板上に、全面にわたって対向電極１０１、配向膜が順次積層されて成っている。そして、このようにして構成される液晶表示パネル１の各走査信号線に接続される走査信号線駆動回路（ゲート駆動部）３００、各信号線に接続される信号線駆動回路（ソース駆動部）２００、および対向電極に接続される対向電極駆動回路（共通電極駆動部）ＣＯＭによって上記駆動回路部は構成されている。

走査信号線駆動回路３００は、例えば、図１６に示すように、カスケード接続されたＭ個のフリップフロップから成るシフトレジスタ部３ａと、各フリップフロップからの出力に応じて切り替わる選択スイッチ３ｂとによって構成されている。

各選択スイッチ３ｂの一方の入力端子ＶＤ１には、ＴＦＴ１０２（図１５参照）をオン状態にするに十分なゲートオン電圧が入力され、他方の入力端子ＶＤ２には、ＴＦＴ１０２をオフ状態にするに十分なゲートオフ電圧が入力されている。従って、クロック信号（ＳＣＫ）によってデータ信号（ＧＳＰ）はフリップフロップを順次転送され、選択スイッチ３ｂへ順次出力される。これに応答して選択スイッチ３ｂはＴＦＴをオン状態にするＶｇｈの電圧を一走査期間（ＴＨ）選択して走査信号線１０５に出力した後、走査信号線１０５にはＴＦＴをオフ状態にする電圧をそれぞれ出力する。この動作により、信号線駆動回路２００から各々の信号線１０４（図１５参照）に出力された映像信号を、対応した各々の画素に書き込むことが可能となる。

このような液晶表示装置においては、従来から応答速度の遅さが問題となっている。すなわち、液晶表示装置における表示階調の変更は、液晶層への印加電圧を変化させることによって液晶分子の配向状態を変化させ、表示画素の透過率を変化させている。そして、液晶表示装置における応答速度の遅さは、液晶層への印加電圧の変化に対して、液晶分子の配向状態変化が完了するまでの時間が長いことに起因している。

このため、近年の大画面化または高精細化された液晶表示装置では、一画素当たりの駆動時間（書込み時間）が短くなっているため、書込み時間内において液晶分子の配向状態変化が印加電圧の変化に追従しきれず、残像等の発生を招き、所望の表示階調を達成できないといった問題を生じさせている。

この応答速度の遅さを改善する方法の一例としては、例えば、特許文献１に開示されているように、オーバードライブ駆動を行い、遷移階調を強調する方法が知られている。すなわち、オーバードライブ駆動では、図１７に示すように、例えば、初期０階調の初期輝度Ａを目標階調６４の目標輝度Ｃにするときに、一旦、目標輝度Ｃよりも大きいオーバー輝度Ｂに相当する電圧を液晶に短時間だけ印加する。これにより、液晶には大きな電圧がかかるので、目標輝度Ｃへの応答時間を早めることができるものである。

しかしながら、この方法では、同図に示すように、目標輝度Ｃに到達するまでに、この目標輝度Ｃよりも明るいオーバー輝度Ｂという尖った角ができる所謂角応答（２段階応答）等の映像劣化が生じる。この目標輝度Ｃよりも高輝度の角の存在により、瞬間的に白っぽく見えてしまう。そのため、この角が出ないようにオーバードライブ量を調整して駆動する必要がある。

しかし、オーバードライブ量を変更しても図中左側の角の部分の大きさが変わるだけで、その右側の傾斜（スロープ）部分は改善されない。したがって、表示は改善されない。また、オーバードライブ量を大きくし過ぎると、上述したように、角の部分が白く際立って表示され、表示品位を劣化させる。

さらに、オーバードライブ駆動を行っても、低階調域では上述した応答速度の遅さにより、十分な速度が得られないことがある。

すなわち、液晶表示装置における上述の応答速度の遅さは、一般的に、全ての階調レベル領域において均等に発生するのではなく、一部の階調領域で応答速度が極めて遅くなるものである。例えば、垂直配向かつノーマリーブラック方式の液晶表示装置においては、低階調（黒表示）から中間調への立ち上がり応答速度が極めて遅い。また、ノーマリーホワイト方式の液晶表示装置においては、高階調（白表示）から中間調への応答速度が極めて遅い。

そこで、応答速度の遅さを改善する他の方法として、低階調から中間調へかけての応答速度が遅くなる階調レベルを使用しないようにする方法が考えられる。この方法の一例が特許文献２に開示されている。なお、通常、液晶表示装置を駆動するために使用する液晶印加電圧は、図１８に示す階調−輝度曲線で示される。
特開２００４−７８１２９号公報（平成１６年３月１１日公開） 特開２００２−１３１７２１号公報（平成１４年５月９日公開）

しかしながら、特許文献２における上記従来の液晶表示装置の駆動方法では、応答速度が遅くなる階調レベルを使用しないようにするのに際して、開始電圧を所定の電圧だけ高くしているため、図１８に示す階調−輝度曲線で示される通常の輝度特性を使用することができず、表示可能な輝度範囲が狭くなる。そのため、動画表示時には、残像等の表示劣化を防ぐことができるものの、静止画表示時においては、そのような効果は特に得られない。すなわち、静止画表示においては、そもそも応答速度の改善といった要求が小さく、静止画表示時に上記駆動方法を実施すると、コントラストや輝度の低下といった表示品位のデメリットの方が大きくなる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、静止画表示および動画表示のいずれにおいても、表示品位の低下を招くことなく、かつ動画表示時において応答速度を改善し得る液晶表示装置を提供することにある。

本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、入力画像データの階調レベルに基づいて印加電圧を生成し、多階調表示を行う液晶表示装置において、階調レベル信号を印加電圧に変換する変換部を含み、変換した印加電圧を表示部に出力するソース駆動部と、静止画表示時には、階調０〜（ｎ−１）からなるｎ（ｎは４以上の整数）種の全階調に対して各階調に相当する印加電圧を上記表示部に出力する一方、動画表示時には、液晶の応答速度が遅い範囲となる、所定階調ｍ（１≦ｍ≦（ｎ−２））未満の各階調に相当する各印加電圧に代えて、該所定階調ｍに相当する印加電圧を上記表示部に出力するように、上記変換部における印加電圧の使用範囲を切り替える切替部とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、静止画表示時においては、通常の階調を表示することができる。一方、動画表示時には、液晶の応答速度が遅い範囲となる所定階調ｍ（１≦ｍ≦（ｎ−２））未満の各階調に相当する各印加電圧に代えて該所定階調ｍに相当する印加電圧を表示部に出力するので、所定階調ｍ未満の各階調に相当する各印加電圧を使用しない。これにより、従来の構成と比較して応答速度を改善することができるため、応答速度の遅さに起因する残像等の表示品位の低下を防ぐことができる。

したがって、静止画表示および動画表示のいずれにおいても、表示品位の低下を招くことなく、かつ動画表示時において応答速度を改善し得る液晶表示装置を提供することができる。

また、本発明の液晶表示装置は、上記の構成において、上記液晶表示装置は、ノーマリーブラック方式を採用していることが好ましい。

これにより、ノーマリーブラック方式の場合には低階調域において応答速度が遅くなるので、その応答速度を改善することができる。

また、本発明の液晶表示装置は、上記の構成において、全階調が階調０（黒）〜２５５（白）からなる場合において、ノーマリーブラック方式のときには、上記所定階調ｍは、１≦ｍ≦２７であることが好ましい。

これにより、ノーマリーブラック方式において、所定階調ｍが、特に１≦ｍ≦２７であるときに応答速度の改善効果が得られる。

また、本発明の液晶表示装置は、上記の構成において、動画表示時における上記所定階調ｍ〜階調（ｎ−１）に相当する印加電圧は、静止画表示時における上記所定階調ｍ〜階調（ｎ−１）に相当する印加電圧と同一であることが好ましい。

上記の構成によれば、上記所定階調ｍ〜階調（ｎ−１）に相当する印加電圧については、静止画表示時における、所定階調ｍ〜階調（ｎ−１）に相当する印加電圧が使用される。そのため、静止画表示時における階調輝度特性を使用することができ、静止画表示時と動画表示時とで表示品位が変わることはない。

また、本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、入力画像データの階調レベルに基づいて印加電圧を生成し、多階調表示を行う液晶表示装置において、階調レベル信号を印加電圧に変換する変換部を含み、変換した印加電圧を表示部に出力するソース駆動部と、静止画表示時に、階調０〜（ｎ−１）からなるｎ（ｎは４以上の整数）種の全階調に対して各階調に相当する印加電圧を上記表示部に出力する一方、動画表示時には、液晶の応答速度が遅い範囲となる、所定階調ｑ（１≦ｑ≦（ｎ−１））以上の各階調に相当する各印加電圧に代えて、該所定階調ｑ−１に相当する印加電圧を上記表示部に出力するように、上記変換部における印加電圧の使用範囲を切り替える切替部とを備えていることを特徴としている。

また、本発明の液晶表示装置は、上記の構成において、上記液晶表示装置は、ノーマリーホワイト方式を採用していることが好ましい。

また、本発明の液晶表示装置は、上記の構成において、全階調が階調０（黒）〜２５５（白）からなる場合において、ノーマリーホワイト方式のときには、前記所定階調ｑは、２２８≦ｑ≦２５５であることが好ましい。

また、本発明の液晶表示装置は、上記の構成において、動画表示時における階調０〜上記所定階調ｑ−１に相当する印加電圧は、静止画表示時における、階調０〜上記所定階調ｑ−１に相当する印加電圧と同一であることが好ましい。

これらにより、ノーマリーホワイト方式においてもノーマリーブラック方式と同様に、静止画および動画のいずれにおいても、表示品位の低下を招くことなく、かつ動画表示時において応答速度を改善することが可能となる。

また、本発明の液晶表示装置は、上記の構成において、動画静止画判定信号に基づいて、入力画像データが動画であるかまたは静止画であるかを判定することが好ましい。

ここで、動画静止画判定信号とは、動画または静止画を示す信号であり、具体的には、例えば、信号レベル（ＨｉｇｈまたはＬｏｗ）の違いを利用して、信号レベルがＨｉｇｈのときは動画を示す信号であり、信号レベルがＬｏｗのときには静止画を示す信号である。

これにより、動画静止画判定信号を取得して、動画または静止画を容易に判定することができる。そして、入力画像データが静止画である場合は、全ての階調で通常駆動を行うことにより、ガンマ特性、輝度、コントラストを損なうことなく静止画表示を行うことが可能となる一方、動画の場合には、応答速度を改善することが可能となる。

本発明の液晶表示装置は、以上のように、静止画表示時には、階調０〜（ｎ−１）からなるｎ（ｎは４以上の整数）種の全階調に対して各階調に相当する印加電圧を上記表示部に出力する一方、動画表示時には、液晶の応答速度が遅い範囲となる、所定階調ｍ（１≦ｍ≦（ｎ−２））未満の各階調に相当する各印加電圧に代えて、該所定階調ｍに相当する印加電圧を上記表示部に出力するように、上記変換部における印加電圧の使用範囲を切り替える切替部を備える構成である。

それゆえ、静止画表示時においては、通常の階調を表示することができる。一方、動画表示時には、液晶の応答速度が遅い範囲となる所定階調ｍ（１≦ｍ≦（ｎ−２））未満の各階調に相当する各印加電圧に代えて該所定階調ｍに相当する印加電圧を画素に出力するので、所定階調ｍ未満の各階調に相当する各印加電圧を使用しない。したがって、応答速度を改善することができる。

この結果、静止画および動画のいずれにおいても、表示品位の低下を招くことなく、かつ動画表示時において応答速度を改善し得る液晶表示装置を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明の液晶表示装置は、以上のように、静止画表示時に、階調０〜（ｎ−１）からなるｎ（ｎは４以上の整数）種の全階調に対して各階調に相当する印加電圧を上記表示部に出力する一方、動画表示時には、液晶の応答速度が遅い範囲となる、所定階調ｑ（１≦ｑ≦（ｎ−１））以上の各階調に相当する各印加電圧に代えて、該所定階調ｑ−１に相当する印加電圧を上記表示部に出力するように、上記変換部における印加電圧の使用範囲を切り替える切替部を備える構成である。

それゆえ、ノーマリーホワイト方式においてもノーマリーブラック方式と同様に、静止画および動画のいずれにおいても、表示品位の低下を招くことなく、かつ動画表示時において応答速度を改善し得る液晶表示装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図１４に基づいて説明すれば、以下の通りである。

本実施の形態の例えばアクティブマトリクス型の液晶表示装置１０は、図２に示すように、表示部１、ゲート駆動部２、ソース駆動部３、共通電極駆動部４、演算部５を有するコントロール部６、フレームメモリ７、ルックアップテーブル８、およびバックライト駆動部９を備えている。

表示部１は、図１５に示すように、互いに平行するＭ本の走査信号線および互いに平行するＮ本のデータ信号線と、マトリクス状に配置された画素Ｐ（ｉ，ｊ）とを有している。画素Ｐ（ｉ，ｊ）は、隣接する２本の走査信号線と隣接する２本のデータ信号線とで包囲された領域に形成される。

ゲート駆動部２は、コントロール部６から出力されるゲートクロック信号およびゲートスタートパルスに基づいて各行の画素に接続された走査信号線に与える走査信号を順次発生する。

ソース駆動部３は、コントロール部６から出力されるソースクロック信号およびソーススタートパルスに基づいて、画像データ信号ＤＡＴをサンプリングし、得られた画像データを各列の画素に接続されたデータ信号線に出力する。

コントロール部６は、入力される同期信号、画像データ信号ＤＡＴおよび動画／静止画信号ＭＳ（動画静止画判定信号）に基づいて、ゲート駆動部２およびソース駆動部３の動作を制御するための各種の制御信号を生成し出力する回路である。コントロール部６から出力される制御信号としては、上述のように、各クロック信号、各スタートパルス、画像データ信号ＤＡＴ、および、動画表示および静止画表示のいずれかを示す信号（動画／静止画識別信号）等がある。

コントロール部６の演算部５は、動画表示時に画像データ信号ＤＡＴを変換する。演算部５におけるデータ変換は、例えば、ルックアップテーブル８に格納されるデータに基づいて行われる。なお、演算部５は、ソース駆動部３やゲート駆動部２等のドライバと一体化されることが可能である。また、外部にコントロールＩＣを持つ場合は、その一部とされることも可能である。さらに、表示部１内にモノリシック回路として作り込まれることも可能である。また、上記の例では、演算部５はコントロール部６の内部に設けられているが、必ずしもこれに限らず、コントロール部６の前に演算部５のみを配置して階調処理を行うことも可能である。

ここで、コントロール部６は、動画表示時であるか静止画表示時であるかについて、動画／静止画信号ＭＳを受け取ることによって判断する。そして、静止画表示の時は、コントロール部６は、階調の遷移を行わないようにソース駆動部３を制御する一方、動画表示の時には、応答速度が遅くなる階調を使わないようにソース駆動部３を制御する。これにより、静止画表示においては、ガンマ特性、輝度、コントラストを全く損なわずに表示を行うことが可能となり、動画表示においては、応答速度を改善して残像による表示品位の低下を防ぐことが可能となる。このように、コントロール部６は、ソース駆動部３を制御して、動画表示および静止画表示それぞれにおいて使用する階調を切り替える処理を行う。この具体的な処理方法については後述する。

上記動画／静止画信号ＭＳにおける動画または静止画の判定方法は、例えば、入力信号に１つの端子を用意して、Ｈｉｇｈの場合は動画と判定する一方、Ｌｏｗの場合は静止画と判定することにより実現可能である。すなわち、コントロール部６は、ユーザーセット側から動画／静止画を示す例えば１ビットの信号を受信して、動画であるかまたは静止画であるかを判定することができる。

なお、動画／静止画の判別については、必ずしもこれに限らず、例えば、動画／静止画を表すコマンドを受信してもよい。さらに、フレームメモリ７に１フレーム前のデータを格納しておき、現在フレームのデータと比較し、両者のデータに相違があれば動画モードであるとする判別方法を採用することも可能である。上記両者のデータに相違とは、例えば、所定階調以上の相違、または一定画素数以上の相違である。

表示部１における各画素は、例えばＴＦＴ等のスイッチング素子および液晶容量等によって構成される。このような画素において、ＴＦＴのゲートが走査信号線に接続されると共に、ＴＦＴのドレインおよびソースを介してデータ信号線と液晶容量の一方の電極とが接続され、液晶容量の他方の電極が全画素に共通の共通電極線に接続されている。共通電極駆動部４は、この共通電極線に印加する電圧を供給する。

上記液晶表示装置１０では、ゲート駆動部２が走査信号線を選択し、選択中の走査信号線とデータ信号線との組み合わせに対応する画素への画像データ信号ＤＡＴが、ソース駆動部３によってそれぞれのデータ信号線へ出力される。これによって、当該走査信号線に接続された画素へ、それぞれの画像データが書き込まれる。同様にして、ゲート駆動部２が各走査信号線を順次選択し、ソース駆動部３がデータ信号線へ画像データを出力する。この結果、表示部１の全画素にそれぞれの画像データが書き込まれることになり、表示部１に画像データ信号ＤＡＴに応じた画像が表示される。

ここで、コントロール部６からソース駆動部３へ送られる画像データは、画像データ信号ＤＡＴとして時分割で伝送される。画像データをコントロール部６を介してソース駆動部３に送るときには、現フレームデータはフレームメモリ７に格納される。このフレームメモリ７に格納された１フレーム分のフレームデータは、演算部５がオーバードライブ駆動をする際に、前フレームデータとの比較を行うために使用される。このオーバードライブ駆動については後述する。

ソース駆動部３は、タイミング信号となるソースクロック信号と反転ソースクロック信号とソーススタートパルスとに基づいたタイミングで、画像データ信号ＤＡＴから各画像データを抽出し、表示部１のそれぞれの画素へ送出している。

ところで、例えばノーマリーブラック方式の場合、低階調からより高い階調へ移行するとき、応答速度が遅くなることが知られており、このことが動画表示において問題となっている。上記応答速度は、特に、その両方の階調（つまり、変化前階調と変化後階調）が低いレベルにあるときに遅くなる。逆に、ノーマリーホワイト方式の場合は、高階調からより低い階調への移行の時、特にその両方の階調が高いレベルにあるときに応答速度が遅くなることが知られている。そして、この応答速度の遅さが残像の発生に影響を与え、表示品位の低下を招いている。

ここで、上記液晶表示装置１０における残像の様子を測定した結果を以下に示す。図３は、全階調を０〜２５５の２５６階調とし、各階調を表示した表示パターンを、０階調（黒表示）の背景色においてスクロールさせる状態を示している。

図４は、図３の状態で、上記駆動条件により表示パターンをスクロールさせたときの残像の様子を示している。すなわち、０階調を３〜２５５それぞれの階調に変化（立ち上がり）させたときの残像、および３〜２５５それぞれの階調を０階調に変化（立ち下がり）させたときの残像の様子を示している。この図４から分かるように、中間調から０階調への変化では、残像は確認されないが、０階調から中間調への変化では、残像が顕著に現れている。

ここで上記の立ち上がりおよび立ち下がりの変化を、背景色を１１階調、２７階調、４３階調のそれぞれにおいて行った結果、液晶分子の立ち上がり時の残像は、４３階調≦２７階調＜１１階調＜０階調の関係式を満たし、液晶分子の立ち下がり時の残像は、０階調≦１１階調＜２７階調＜４３階調の関係式を満たすことが分かった。

図５は、図４における背景色が２７階調の場合において、表示パターンをスクロールさせたときの残像の様子を示している。この図５から分かるように、０階調から中間調への立ち上がり変化時の残像と比較して、残像の発生が緩和されていることが分かる。また、中間調から２７階調への立ち下がり変化時では、若干の残像が確認された。

このように、変化前階調が０階調で、変化後階調が中間調（０階調〜２６階調）のときの立ち上がり時の残像が顕著となっており、それら以外の立ち上がり時の残像が多い箇所も、低階調から中間調への階調変化時に集中していることが分かった。ここで、上述のように、発生する残像の多少の程度は応答速度に起因するため、残像が顕著となっている箇所ほど応答速度が遅いと言える。したがって、０階調から中間調への変化の際の立ち上がり応答速度が極めて遅く、それら以外の立ち上がり応答速度が遅い箇所も、低階調から中間調への階調変化時に集中している。

そこで、本実施の形態では、静止画表示時には、図１８に示す従来の通常の階調−輝度曲線に応じた表示を行う一方、動画表示時においては、その応答速度が遅くなる階調レベルを使わずに表示を行うことにより、応答速度を改善している。

具体的には、例えば、図４および図５に示す測定結果によれば、全階調数が２５６階調（階調０〜２５５）である場合、ノーマリーブラック方式において階調０〜２６に相当する印加電圧Ｖ０〜Ｖ２６の応答が特に遅い。そこで、本実施の形態の液晶表示装置１０では、動画表示を行う場合に、この２７個の階調の印加電圧Ｖ０〜Ｖ２６を、階調２７（所定階調）に相当する印加電圧Ｖ２７と同一の電圧に引き上げて表示部１の駆動を行う。これにより、応答速度を改善することが可能となる。図１は、この場合の階調−輝度曲線を示している。

ここで、本実施の形態における液晶表示装置１０において、表示部１へ出力する印加電圧の使用範囲を、動画表示時と静止画表示時とで切り替える方法、すなわち、２７個の印加電圧Ｖ０〜Ｖ２６を階調２７に相当する印加電圧Ｖ２７と同一の電圧に引き上げる方法について説明する。

図６は、従来の、ソース駆動部に用いられる抵抗分割手段の一例を示す回路図である。上述のような２５６階調の表示を行う液晶表示装置では、２５６種類の印加電圧値を必要とするが、これら全ての階調電圧に対応する電源電圧を備えることは実際上不可能である。このため、通常は、図６に示すように、数種類の参照電圧を電源電圧によって準備し、これらの参照電圧を抵抗分割手段によって分圧し、全ての階調に対応する印加電圧を発生させている。具体的には、上記抵抗分割手段は、多数の抵抗を直列に接続して構成されており、それぞれの抵抗の接続点より得られる印加電圧を、画像データ信号ＤＡＴに基づいたスイッチング制御によって抽出するようになっている。すなわち、画像データ信号ＤＡＴは、例えば８ｂｉｔのデジタル信号（階調数２５６の場合）であり、各ｂｉｔ信号によって８段のスイッチング制御を行えば、２５６種類の印加電圧から所望の印加電圧を抽出することができる。なお、このような抵抗分割手段は、電圧変調方式の液晶表示装置において従来から用いられている周知の構成である。

これに対して、図７は、本実施の形態における、ソース駆動部３に用いられる抵抗分割手段（変換部）３１を示す回路図である。同図に示すように、液晶表示装置１０は、ソース駆動部３において１種類の抵抗分割手段３１を備え、動画／静止画信号ＭＳによって、使用する印加電圧の範囲を切り替える構成である。すなわち、同図に示す構成では、動画／静止画表示用の抵抗分割手段３１が１つ配置され、その内部に設けられるスイッチ（切替部）３２が、動画／静止画信号ＭＳを受信したコントロール部６から出力される、動画表示および静止画表示のいずれかを示す信号（動画／静止画識別信号）に基づいて、使用する印加電圧の範囲として、Ｖ０〜Ｖ２５５およびＶ２７〜Ｖ２５５のいずれか一方を選択する。具体的には、スイッチ３２は、コントロール部６から静止画表示を示すＬｏｗレベルの信号（図８参照）を受け取るとＡ側に接続されるように切り替わり、Ｖ０〜Ｖ２５５の範囲の印加電圧が選択される。また、コントロール部６から動画表示を示すＨｉｇｈレベルの信号（図８参照）を受け取るとＢ側に接続されるように切り替わり、Ｖ２７〜Ｖ２５５の範囲の印加電圧が選択される。

これにより、静止画表示時には、図１８に示す従来の構成と同様、全階調数分のＶ０〜Ｖ２５５の印加電圧が使用され表示が行われる。

一方、動画表示時には、応答速度が特に遅い、階調０〜２６の範囲に相当する印加電圧は、階調２７に相当する印加電圧Ｖ２７が使用され表示が行われる。この結果、動画表示時における階調と輝度との関係は、図１に示すようになる。また、階調０〜２６の範囲に相当する信号レベルは、図９（ａ）に示すように、一様に階調２７に相当する信号レベルとなる。なお、図９（ｂ）は、静止画表示時における階調０および階調２７に相当する信号レベルを示している。

上記の構成によれば、例えばノーマリーブラック方式の場合に、低階調から中間調へ移行する際の応答速度を改善することができるため、応答速度の遅さに起因する残像を低減することができる。そのため、静止画表示および動画表示のいずれにおいても、表示品位の低下を防ぐことができる。

なお、液晶表示装置１０において、静止画表示と動画表示との切替えは、動画／静止画信号ＭＳに基づいて（例えば、動画／静止画信号ＭＳのＨｉｇｈ／Ｌｏｗに基づいて）切り替えられる。この動画／静止画信号ＭＳは、画像データ信号ＤＡＴが液晶表示装置１０に対して外部から入力されるものである時、画像データ信号ＤＡＴと同時に外部から入力されるものとすることができる。

あるいは、動画／静止画信号ＭＳを液晶表示装置１０内部にて生成することも可能である。例えば、近年のモバイル機器（携帯電話やモバイルパソコン等）では、動作モードの一つとしてテレビ受信モードを有しているものがあり、このような機器では、テレビ受信モード時には動画表示、他の動作モード時には静止画表示を行っているとみなすことができる。すなわち、液晶表示装置１０において、ユーザの操作によってテレビ受信モードが選択された場合には動画表示を示す動画／静止画信号ＭＳを生成し、他の動作モードが選択された場合には静止画表示を示す動画／静止画信号ＭＳを生成することができる。このような動画／静止画信号ＭＳは、図示しない制御部（例えばＣＰＵ）にて生成されるものとする。もちろん、テレビ受信モード以外でも、動画表示が前提となる動作モードについては、動画表示が行われるようにすることは容易である。

また、ユーザが動画表示モードと静止画表示モードとを直接選択できるようにしても良い。すなわち、ユーザの操作によって動画表示モードが選択された場合には動画表示を示す動画／静止画信号ＭＳを生成し、静止画表示モードが選択された場合には静止画表示を示す動画／静止画信号ＭＳを生成することができる。この場合、表示画像に対してユーザの好みで動画表示モードまたは静止画表示モードを選択することが可能となる。

また、本実施の形態における液晶表示装置１０では、その駆動方式がノーマリーブラック方式である場合、液晶の応答速度が遅くなる階調が黒付近に存在するため、静止画表示を動画表示に切り替えた場合、動画表示では応答速度の遅い階調領域が使用されないことにより、黒表示が少し明るくなる方向へ変換され表示部１の全体において動画と静止画との切替えを行う時に不自然さが生じることがある。ここで、この切替え時の不自然さを確認すべく、静止画表示および動画表示のそれぞれの最低階調における表示を比較した様子を図１０に示す。図１０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれにおける原色時（静止画表示時）と２７階調時（動画表示時）とを比較表示したものである。同図に示すように、２７階調を最低階調としているため、原色時と比較して若干ぼやけた色味となり、境界部分での色味の差を確認することができる。

このような、動画表示時および静止画表示時それぞれにおける最低階調時の印加電圧の違いによる表示の不均一さを解消するために、例えば、動画表示時における応答速度の遅い階調領域には、バックライトの輝度を静止画表示時におけるバックライトの輝度よりも小さく設定することが好ましい。これにより、表示品位の低下をさらに防ぐことができる。

ここで、上述した液晶表示装置における高速化処理を伴った表示駆動では、オーバードライブ駆動を行うことにより、図１１に示すように、動画表示時において非常に良好に応答速度を改善することが可能となる。また、それ以外の階調印加電圧（Ｖ２７〜Ｖ２５５）は変化させない場合、表示部１のガンマ特性は変わらず、良好な表示を維持することが可能である。

ここで、オーバードライブ駆動について説明する。オーバードライブ駆動とは、図１２（ａ）に示すように、現在フレームのデータと１つ前のフレームのデータとを比較し、その関係から導かれる補正データを印加する駆動方法である。その関係とは、正確には、「１つ前のフレーム（以下、「前フレーム」という。）の階調と現在フレーム（以下、「現フレーム」という。）の入力データの階調との差よりも大きな差になるような階調を印加する」ことをいう。例えば、前フレームの階調がＶ０であって、現在フレームの入力データの階調がＶ１２８の場合、例えば階調Ｖ１６０を印加するような駆動である。このような階調値を印加することにより、図１２（ｂ）に示すように、立ち上がりの早い液晶応答波形が得られる。

このように、オーバードライブ駆動は階調が変わった直後の１フレームのみ、通常と違った電圧を印加する駆動方式である。また、その電圧の変化量は、変化前の階調と変化後の階調との関係によって変化するため、ある階調の輝度が定常的に一定の値に変化するわけではない。

このオーバードライブ駆動のために通常の所望階調用印加電圧よりも高い電圧を印加するための階調値、つまり変化前の階調と変化後の階調との関係によって求まる階調値は、演算にて得ることができる。しかし、必ずしもこれに限らず、図１３に示すように、ルックアップテーブル８を用いて算出することも可能である。

なお、本実施の形態では、オーバードライブ駆動を行っているが、本発明では、必ずしもオーバードライブ駆動を行わなくてもよい。

また、上記の説明では、ノーマリーブラック方式の場合について説明したが、必ずしもこれに限らず、ノーマリーホワイト方式についても、同様の考え方によって実施することができる。

すなわち、ノーマリーホワイト方式の場合は、高階調からより低い階調への移行の時、特にその両方の階調が高いレベルにあるときに応答速度が遅くなることが知られており、このことが動画表示において問題となっている。

したがって、その応答速度が遅くなるレベルを使わずに表示を行うことにより、応答速度を改善することができる。

具体的には、例えば全２５６階調の表示部１において、階調Ｖ２２８〜Ｖ２５５の応答速度が特に遅い場合、この２７個の階調の印加電圧を階調Ｖ２２８（所定階調）に相当する印加電圧Ｖ２２８と同一の電圧に代えて表示部１の駆動を行う。この結果、階調と輝度との関係は、図１４に示すようになり、応答特性が大幅に改善される。また、それ以外の階調（Ｖ０〜Ｖ２２７）は変化させない場合、表示部１のガンマ特性は変わらず、良好な表示を維持することが可能である。

このように、本実施の形態の液晶表示装置１０では、静止画表示時において、例えば、ノーマリーブラック方式のときに階調出力としては低い電圧を印加することができるけれども、動画表示時においてその部分を使わずに所定の電圧だけ高い階調のみを使用することを特徴としている。

すなわち、液晶駆動回路では、各階調の印加電圧を生成しているが、基本的には各階調電圧は固定である。上記特許文献２では、予め所定の電圧だけ高いところから階調電圧の設定を行っているが、本実施の形態では、通常と同様の電圧から階調電圧を設定しておいて、高速応答を行うとき（動画表示時）に、所定の電圧以下の階調を使用しない構成である。これにより、簡易に高速応答を実現することができる。また、高速応答が必要ではないとき（静止画表示時）には所定の電圧以下の階調も使用できるため、よりコントラストの高い(場合によっては輝度の高い)表示を行うことが可能である。

また、従来の駆動回路はもちろん所定の電圧以下の部分を表示に使っており、そういった駆動回路を持った液晶表示装置に対し、本実施の形態の技術を使うことによって、駆動回路の変更がなく、高速応答を実現することが可能になる。

また、本実施の形態では、表示部１の動画応答をメモリや大規模な演算回路を必要とせず簡易な方法で改善できるため、部品点数の増加を抑えられ、部品コスト、実装面積、実装コストを抑えることができる。例えば、本機能を駆動ドライバ内に組み込んだ場合は部品点数、コストの増加がなく実現可能となる。さらに、メモリや演算回路を駆動する必要がないため、低消費電力を実現することができる。

また、駆動電圧を同一化された階調以外の階調は通常通りの駆動となるため、階調ガンマ特性の良好な表示が得られる。

さらに、動画／静止画を表す何らかの信号により、動画、静止画を判定し、静止画の場合は全ての階調で通常駆動を行うことにより、ガンマ特性、輝度、コントラストを全く損なわずに表示を行うことが可能となる。

また、静止画の時にオーバードライブ用のメモリ駆動、演算回路駆動、メモリへの電源供給を休止することにより、電力増加を抑えることが可能となる。

以上のように、本実施の形態の液晶表示装置１０は、抵抗分割手段３１における印加電圧の使用範囲を、動画表示時および静止画表示時のそれぞれに応じて切り替える切替部３２を備え、静止画表示時には、階調０〜２５５からなる２５６種の全階調に対して各階調に相当する印加電圧を表示部１に出力する一方、動画表示時には、液晶の応答速度が遅い範囲となる、所定階調２７未満の各階調に相当する各印加電圧に代えて、該所定階調２７に相当する印加電圧を表示部１に出力する構成である。

また、液晶表示装置１０は、全階調が階調０（黒）〜２５５（白）からなる場合において、ノーマリーブラック方式のときには、上記所定階調ｍは、応答速度が遅い、１≦ｍ≦２７の範囲に設定されていることが好ましい。

また、液晶表示装置１０は、動画表示時における所定階調２７〜階調２５５に相当する印加電圧は、静止画表示時における所定階調２７〜階調２５５に相当する印加電圧と同一であることが好ましい。

また、本実施の形態の液晶表示装置１０は、抵抗分割手段３１における印加電圧の使用範囲を、動画表示時および静止画表示時のそれぞれに応じて切り替える切替部３２を備え、静止画表示時には、階調０〜２５５からなる２５６種の全階調に対して各階調に相当する印加電圧を表示部１に出力する一方、動画表示時には、液晶の応答速度が遅い範囲となる、所定階調２２８以上の各階調に相当する各印加電圧に代えて、該所定階調２２８に相当する印加電圧を表示部１に出力する構成である。

また、液晶表示装置１０は、全階調が階調０（黒）〜２５５（白）からなる場合において、ノーマリーホワイト方式のときには、上記所定階調ｍは、応答速度が遅い、２２８≦ｑ≦２５５の範囲に設定されていることが好ましい。

また、液晶表示装置１０は、動画表示時における階調０〜所定階調２２７に相当する印加電圧は、静止画表示時における階調０〜所定階調２２７に相当する印加電圧と同一であることが好ましい。

本発明は、例えばアクティブマトリクス型等の液晶表示装置に用いることができる。

本発明における液晶表示装置の駆動方法の実施の一形態を示すものであり、動画表示時において低階調域をカットしたときの階調と輝度との関係を示す特性図である。 上記液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。 全階調を０〜２５５の２５６階調とし、各階調を表示した表示パターンを、０階調（黒表示）の背景色においてスクロールさせる状態を示す説明図である。 図３に示す表示パターンをスクロールさせたときの残像の様子を示す図である。 図４における背景色が２７階調の場合において、表示パターンをスクロールさせたときの残像の様子を示す図である。 従来の、ソース駆動部に用いられる抵抗分割手段の一例を示す回路図である。 本実施の形態における、ソース駆動部に用いられる抵抗分割手段を示す回路図である。 動画／静止画信号ＭＳに基づいてコントロール部から出力される動画／静止画識別信号の信号レベルを示す図である。 （ａ）は動画表示時における階調２７に相当する信号レベルを示す図であり、（ｂ）は静止画表示時における階調０および階調２７に相当する信号レベルを示す図である。 Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれにおける原色時（静止画表示時）と２７階調時（動画表示時）とを比較表示した図である。 上記液晶表示装置の動画表示時において低階調域をカットし、かつオーバードライブ駆動したときの応答波形を示す波形図である。 （ａ）は前フレームにおいて０階調（黒）であったものを現フレームにおいて１２８階調（中間調）にする際にオーバードライブ駆動するときの画素に書き込まれる階調データと時間との関係を示す図であり、（ｂ）は（ａ）により得られる液晶の応答波形を示す波形図である。 上記液晶表示装置における前フレームの映像データの階調値と現フレームの映像データの階調値に対応する、オーバードライブ駆動の出力データが格納されたルックアップテーブルを示す図である。 上記液晶表示装置において、動画表示時において高階調域をカットしたときの階調と輝度との関係を示す特性図である。 従来の液晶表示装置の概略構成を示す図である。 従来の走査信号線駆動回路の構成例を示す図である。 従来の液晶表示装置の駆動方法を示すものであり、オーバードライブ駆動を示す波形図である。 上記液晶表示装置における通常の階調と輝度との関係を示す特性図である。

符号の説明

１ 表示部
２ ゲート駆動部
３ ソース駆動部
４ 共通電極駆動部
５ 演算部
６ コントロール部
７ フレームメモリ
８ ルックアップテーブル
９ バックライト駆動部９
１０ 液晶表示装置
３１ 抵抗分割手段（変換部）
３２ スイッチ（切替部）

Claims (9)

1. 入力画像データの階調レベルに基づいて印加電圧を生成し、多階調表示を行う液晶表示装置において、
   階調レベル信号を印加電圧に変換する変換部を含み、変換した印加電圧を表示部に出力するソース駆動部と、
   静止画表示時には、階調０〜（ｎ−１）からなるｎ（ｎは４以上の整数）種の全階調に対して各階調に相当する印加電圧を上記表示部に出力する一方、
   動画表示時には、液晶の応答速度が遅い範囲となる、所定階調ｍ（１≦ｍ≦（ｎ−２））未満の各階調に相当する各印加電圧に代えて、該所定階調ｍに相当する印加電圧を上記表示部に出力するように、上記変換部における印加電圧の使用範囲を切り替える切替部とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 上記液晶表示装置は、ノーマリーブラック方式を採用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. 全階調が階調０（黒）〜２５５（白）からなる場合において、ノーマリーブラック方式のときには、上記所定階調ｍは、１≦ｍ≦２７であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 動画表示時における上記所定階調ｍ〜階調（ｎ−１）に相当する印加電圧は、静止画表示時における上記所定階調ｍ〜階調（ｎ−１）に相当する印加電圧と同一であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 入力画像データの階調レベルに基づいて印加電圧を生成し、多階調表示を行う液晶表示装置において、
   階調レベル信号を印加電圧に変換する変換部を含み、変換した印加電圧を表示部に出力するソース駆動部と、
   静止画表示時に、階調０〜（ｎ−１）からなるｎ（ｎは４以上の整数）種の全階調に対して各階調に相当する印加電圧を上記表示部に出力する一方、
   動画表示時には、液晶の応答速度が遅い範囲となる、所定階調ｑ（１≦ｑ≦（ｎ−１））以上の各階調に相当する各印加電圧に代えて、該所定階調ｑ−１に相当する印加電圧を上記表示部に出力するように、上記変換部における印加電圧の使用範囲を切り替える切替部とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
6. 上記液晶表示装置は、ノーマリーホワイト方式を採用していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 全階調が階調０（黒）〜２５５（白）からなる場合において、ノーマリーホワイト方式のときには、前記所定階調ｑは、２２８≦ｑ≦２５５であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 動画表示時における階調０〜上記所定階調ｑ−１に相当する印加電圧は、静止画表示時における、階調０〜上記所定階調ｑ−１に相当する印加電圧と同一であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
9. 動画静止画判定信号に基づいて、入力画像データが動画であるかまたは静止画であるかを判定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液晶表示装置。