JP2009244480A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常の２倍の走査速度で走査する必要がなく、また特別な装置を必要とすることなく、画像の動きボケを低減する。
【解決手段】本表示制御回路の黒色行決定部２２は、タイミング制御部２４からの制御信号ＣＴに基づき、表示部（液晶パネル）に通常表示の２行を空けて２行ずつ黒色行を含む画面が表示されるよう制御信号ＣＬを出力する。なお、この黒色行は通常表示の２行と１フレーム毎に入れ替わる。データ切り替え部２３は、外部から送られている表示データ信号ＤＡＴを受け取り、制御信号ＣＬに応じて表示データ信号ＤＡＴに含まれるデータの一部を黒色行とするデータに置き換え、デジタル画像信号ＤＶとして映像信号線駆動回路へ出力する。よって通常の走査速度で、また特別な装置を必要とすることなく、視線追従によって画像の動きボケを低減することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置に関する。

近年、軽量で薄型のディスプレイの需要が高まるにつれ、液晶を使用したディスプレイ、特にアクティブマトリクス型の液晶表示装置が多く見られる。この液晶表示装置は、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイのようなインパルス型の表示装置とは異なり、表示画像の動きにボケを生じる可能性があるホールド型の表示装置である。このようなホールド型の表示装置における動きボケを低減する駆動方式として、従来より黒挿入駆動方式が知られている。

この黒挿入駆動方式では、各フレーム期間の始めまたは終わり若しくは途中に黒色画像を挿入するよう駆動される。しかし、この黒色画像を挿入するためには、通常のアクティブマトリクス型の表示装置では、各行毎の画素に通常の表示を行わせる走査に加えて、黒色画像を表示させるための走査をさらに行わなければならず、黒色画像を１フレームに１つ挿入する場合、１フレームについて２回の走査が必要となる。

例えば従来より、或るフレームで通常の表示を行った後、次のフレームで黒色画像の表示を行う、というようにフレーム毎に通常の表示と黒色画像の表示とを２倍の走査速度で交互に繰り返す液晶表示装置がある（特許文献１を参照）。このように駆動すれば動きボケを低減することができる。なお、特許文献２には、２倍の走査速度で走査を行う従来の液晶表示装置の構成が具体的に記載されている。また、特許文献３には、動きボケの低減を目的とはしていないが、奇数フレームでは偶数行に黒色行を挿入し、偶数フレームでは奇数行に黒色行を挿入する構成の従来の液晶表示装置が記載されている。さらに、特許文献４には、黒色画像を挿入するのではなく、バックライトを消灯することにより黒色画像を挿入する場合と同様の効果が得られる液晶表示装置が記載されている。
特開２００１−４２２８２号公報 特開２００５−１８９８２０号公報 特開平２−１５７８１３号公報 特開２００７−２３３１０２号公報

しかし、上記特許文献１等に記載されているような黒色画像を挿入する駆動方式の従来の液晶表示装置は、動きボケを低減できる反面、通常の場合に比べて２倍の走査速度が必要になるため、これを実現する装置の製造コストが高くなり、また消費電力も大きくなる。なお、上記特許文献４に記載されたバックライトを点滅させる液晶表示装置は、２倍の走査速度は必要ないが、バックライトを高速で点滅させるための特別な制御装置や高速で点滅可能なバックライト装置（例えばＬＥＤ等）が必要となるため、製造コストが高くなる。

そこで本発明では、通常の２倍の走査速度で走査する必要がなく、また特別な装置を必要とすることなく、画像の動きボケを低減することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、装置外部から与えられる表示データに含まれる表示階調に応じて、各表示行において所定の単位周期毎に交互に選ばれる第１の階調、および前記第１の階調以上の階調に設定される第２の階調により、当該単位周期で前記表示階調を擬似的に時分割表示する液晶表示装置であって、
前記各表示行を表示する液晶表示パネルと、
前記各表示行が前記第１の階調で表示される第１の表示行であるか、または前記第２の階調で表示される第２の表示行であるかを決定する行決定手段と、
前記行決定手段による決定結果に応じて、前記表示データに含まれる表示階調を、当該表示階調と予め対応づけられており互いの階調差が最も大きくなるよう設定される前記第１および第２の階調のいずれかに切り替えて出力するデータ切り替え手段と、
前記データ切り替え手段から出力される表示データに応じて、前記液晶表示パネルを駆動する駆動手段と
を備える。

第２の発明は、第１の発明において、
前記行決定手段は、隣接する複数の前記第１の表示行と、当該第１の表示行に続いて隣接する複数の前記第２の表示行とを決定することを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明において、
前記単位周期の２周期毎に、前記第１および第２の階調に対応する液晶駆動電圧の極性を反転する極性反転手段をさらに備えることを特徴とする。

第４の発明は、装置外部から与えられる表示データに含まれる表示階調に応じた階調で、隣接する複数の第１の表示行において表示を行うとともに、前記第１の表示行に続いて隣接する複数の第２の表示行において黒表示を行う液晶表示装置であって、
各表示行を表示する液晶表示パネルと、
前記各表示行における前記第１の表示行と前記第２の表示行との位置関係が所定の単位周期毎に入れ替わるよう、前記各表示行が前記第１の表示行であるかまたは前記第２の表示行であるかを決定する行決定手段と、
前記行決定手段による決定結果に応じて、前記表示データに含まれる表示階調を、当該表示階調と黒表示に対応する階調とのいずれかに切り替えて出力するデータ切り替え手段と、
前記データ切り替え手段から出力される表示データに応じて、前記液晶表示パネルを駆動する駆動手段と
を備える。

第５の発明は、第４の発明において、
前記黒表示により低下した輝度が補償される明るさで光を放つバックライト装置をさらに備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、表示データに含まれる表示階調を、互いの階調差が最も大きくなるよう設定される第１および第２の階調のいずれかに切り替えて出力するので、通常の２倍の走査速度で走査する必要がなく、また特別な装置を必要とすることなく、画像の動きボケを低減することができる。また、低い階調電圧を使用する必要がなくなるのでＶＡ型液晶パネルにおける応答速度を上げることができる。

第２の発明によれば、複数の第１の表示行と複数の第２の表示行とを表示するので、視線追従によって、画像の動きボケを十分に低減することができる。

第３の発明によれば、各画素に対応する液晶への印加電圧が正極性の場合と負極性の場合とで偏りが生じないようにすることができる。

第４の発明によれば、表示データに含まれる表示階調を、当該表示階調と黒表示に対応する階調とのいずれかに切り替えて出力するので、通常の２倍の走査速度で走査する必要がなく、また特別な装置を必要とすることなく、画像の動きボケを低減することができる。

第５の発明によれば、黒表示により低下した輝度が補償される明るさでバックライト装置から光が放たれるので、全画面に渡って通常の表示が行われる場合と同等の輝度で表示を行うことができる。

以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜１． 第１の実施形態＞
＜１．１ 液晶表示装置の全体構成および動作＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の全体構成を示すブロック図である。この液晶表示装置は、表示制御回路２００、映像信号線駆動回路（ソースドライバ）３００、および走査信号線駆動回路（ゲートドライバ）４００からなる駆動制御部と、表示部５００と、共通電極駆動回路６００とを備えている。表示部５００は、複数本（Ｍ本）の映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）と、複数本（Ｎ本）の走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）と、それら複数本の映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）と複数本の走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）との交差点にそれぞれ対応して設けられた複数個（Ｍ×Ｎ個）の画素形成部を含んでおり（以下、走査信号線ＧＬ（ｎ）と映像信号線ＳＬ（ｍ）との交差点に対応する画素形成部を参照符号“Ｐ（ｎ，ｍ）”で示すものとする。）、図２および図３に示すような構成となっている。ここで、図２は、本実施形態における表示部５００の構成を模式的に示し、図３は、この表示部５００における画素形成部Ｐ（ｎ，ｍ）の等価回路を示している。

図２および図３に示すように、各画素形成部Ｐ（ｎ，ｍ）は、対応する交差点を通過する走査信号線ＧＬ（ｎ）にゲート端子が接続されるとともに当該交差点を通過する映像信号線ＳＬ（ｍ）にソース端子が接続されたスイッチング素子であるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）１０と、そのＴＦＴ１０のドレイン端子に接続された画素電極Ｅｐｉｘと、上記複数個の画素形成部Ｐ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍ）に共通的に設けられた共通電極（「対向電極」ともいう）Ｅｃｏｍと、上記複数個の画素形成部Ｐ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍ）に共通的に設けられ画素電極Ｅｐｉｘと共通電極Ｅｃｏｍとの間に挟持された電気光学素子としての液晶層とによって構成される。

なお図２において、各画素形成部Ｐ（ｎ，ｍ）に付されている“＋”は、或るフレームにおいて当該画素形成部Ｐ（ｎ，ｍ）を構成する画素液晶に（もしくは共通電極Ｅｃｏｍを基準として画素電極Ｅｐｉｘに）正の電圧が印加されることを意味し、“−”は、当該フレームにおいて当該画素形成部Ｐ（ｎ，ｍ）を構成する画素液晶に（もしくは共通電極Ｅｃｏｍを基準として画素電極Ｅｐｉｘに）負の電圧が印加されることを意味し、これら各画素形成部Ｐ（ｎ，ｍ）に付された“＋”と“−”により、画素マトリクスにおける極性パターンが示される。このように一般な液晶表示装置では、液晶の劣化を抑えると共に表示品位を維持するために交流化駆動が行われている。

この図２に示すように本実施形態においても、画素液晶への印加電圧の正負極性を表示部５００における行毎に反転させ（かつ２フレーム毎にも反転させ）る駆動方式であるライン反転駆動方式が結果的に実現されている。なお、一般的なライン反転駆動方式では、画素液晶への印加電圧の正負極性は１フレーム毎に反転されるが、本実施形態では２フレーム毎に反転させる点に特徴がある。詳しくは後述する。なお、このフレームレート周波数は、一般的には６０Ｈｚであり、本液晶表示装置も通常と同様の周波数で表示を行っているものとする。

また、本実施形態では、このようなライン反転駆動方式に代えて、２フレーム毎に液晶への印加電圧の極性を反転させる駆動方式（２フレーム反転駆動方式）が採用されてもよい。もっとも、アクティブ型の液晶表示装置においては、画素毎に設けられたＴＦＴ等のスイッチング素子の特性が十分でないために、液晶パネルの映像信号線に電圧を印加する映像信号線駆動回路から出力される映像信号の正負すなわち共通電極の電位を基準とする印加電圧の正負が対称であっても、液晶層の透過率は正負のデータ電圧に対して完全に対称とはならない。そこで、垂直・水平方向に隣り合う画素毎に印加電圧の正負極性を反転させ（かつ２フレーム毎にも正負極性を反転させ）る駆動方式（「ドット反転駆動方式」と呼ばれる）が採用されてもよい。なお、一般的なドット反転駆動方式でも一般的なライン反転駆動方式と同様、画素液晶への印加電圧の正負極性は１フレーム毎に反転されるが、本実施形態では２フレーム毎に反転させる点に特徴がある。

図３に示されるように、各画素形成部Ｐ（ｎ，ｍ）では、画素電極Ｅｐｉｘと、それに液晶層を挟んで対向する共通電極Ｅｃｏｍとによって液晶容量Ｃｌｃが形成されており、その近傍に補助容量Ｃｓが形成されている。

ＴＦＴ１０は、走査信号線ＧＬ（ｎ）に印加される走査信号Ｇ（ｎ）がアクティブになると、当該走査信号線が選択されて導通状態となる。そして、画素電極Ｅｐｉｘには駆動用映像信号Ｓ（ｍ）が映像信号線ＳＬ（ｍ）を介して印加される。これにより、その印加された駆動用映像信号Ｓ（ｍ）の電圧（共通電極Ｅｃｏｍの電位を基準とする電圧）が、その画素電極Ｅｐｉｘを含む画素形成部Ｐ（ｎ，ｍ）に画素値として書き込まれる。

表示制御回路２００は、外部から送られる表示データ信号ＤＡＴとタイミング制御信号ＴＳとを受け取り、デジタル画像信号ＤＶと、表示部５００に画像を表示するタイミングを制御するためのソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、ラッチストローブ信号ＬＳ、ゲートスタートパルス信号ＧＳＰ、ゲートクロック信号ＧＣＫ、および極性反転信号φを出力する。また、この表示制御回路２００は、受け取った表示データ信号ＤＡＴに対して適宜の行に黒色画像を挿入し、デジタル画像信号ＤＶとして出力する。この動作および詳細な構成については後述する。

映像信号線駆動回路３００は、表示制御回路２００から出力されたデジタル画像信号ＤＶ、ソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、およびラッチストローブ信号ＬＳを受け取り、表示部５００内の各画素形成部Ｐ（ｎ，ｍ）の画素容量を充電するために駆動用映像信号を各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に印加する。このとき、映像信号線駆動回路３００では、ソースクロック信号ＳＣＫのパルスが発生するタイミングで、各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に印加すべき電圧を示すデジタル画像信号ＤＶが順次に保持される。そして、ラッチストローブ信号ＬＳのパルスが発生するタイミングで、上記保持されたデジタル画像信号ＤＶがアナログ電圧に変換される。変換されたアナログ電圧は、駆動用映像信号として全ての映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に一斉に印加される。すなわち、本実施形態においては、映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）の駆動方式には線順次駆動方式が採用されている。なお、各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に印加される映像信号は、表示部５００の交流化駆動のために、極性反転信号φに応じてその極性が反転する。その詳しい態様については後述する。

走査信号線駆動回路４００は、表示制御回路２００から出力されたゲートスタートパルス信号ＧＳＰとゲートクロック信号ＧＣＫとに基づいて、各走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）にアクティブな走査信号を順位印加する。

共通電極駆動回路６００は、液晶の共通電極に与えるべき電圧である共通電圧Ｖｃｏｍを生成する。本実施形態では、映像信号線の電圧の振幅を抑えるために、交流化駆動に応じて共通電極の電位をも変化させている。すなわち、共通電極駆動回路６００は、表示制御回路２００からの極性反転信号φに応じて、各行毎にかつ１フレーム毎において２種類の基準電圧の間で切り換わる電圧を生成し、これを共通電圧Ｖｃｏｍとして表示部５００の共通電極に供給する。

以上のようにして、各映像信号線ＳＬ（１）〜ＳＬ（Ｍ）に駆動用映像信号が印加され、各走査信号線ＧＬ（１）〜ＧＬ（Ｎ）に走査信号が印加されることにより、表示部５００に画像が表示される。

＜１．２ 表示制御回路の構成および動作＞
図４は、本実施形態における表示制御回路２００の構成を示すブロック図である。この表示制御回路２００は、タイミング制御を行うタイミング制御部２１と、タイミング制御部２１からの制御信号に基づき黒色を表示すべき行を決定する黒色行決定部２２と、装置外部から与えられる表示データ信号ＤＡＴに含まれる画素値（表示階調データ）を受けとり、黒色行決定部２２からの制御信号に基づき、受け取った画素値または黒色に相当する画素値を出力するデータ切り替え部２３とを含む。

タイミング制御部２４は、外部から送られるタイミング制御信号ＴＳを受け取り、黒色行決定部２２の動作を制御するための制御信号ＣＴと、表示部５００に画像を表示するタイミングを制御するためのソーススタートパルス信号ＳＳＰ、ソースクロック信号ＳＣＫ、ラッチストローブ信号ＬＳ、ゲートスタートパルス信号ＧＳＰ、ゲートクロック信号ＧＣＫ、および極性反転信号φとを出力する。

黒色行決定部２２は、タイミング制御部２４から受け取った制御信号ＣＴに基づき、表示部５００に通常の表示がなされる２行を空けて２行ずつ黒色行を含む画面が表示されるよう、当該表示行のデータが出力されるべきタイミングを示す制御信号ＣＬをデータ切り替え部２３に与える。なお、この表示画面に含まれる黒色行は、通常の表示がなされる２行とその位置関係が１フレーム毎に入れ替わる。詳しくは後述する。

データ切り替え部２３は、外部から送られている表示データ信号ＤＡＴを受け取り、黒色行決定部２２から受け取った制御信号ＣＬに応じて、表示部５００に２行空けて２行ずつ黒色行を含む画面が表示されるよう、表示データ信号ＤＡＴに含まれるデータの一部を黒色行とするデータに置き換え、デジタル画像信号ＤＶとして映像信号線駆動回路３００へ出力する。

次に、図５および図６を参照しつつ、上記デジタル画像信号ＤＶを表示部５００において表示するための本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法を説明する。なお以下の図５および図６では、説明の便宜上、表示部５００における走査信号線ＧＬ（ｎ）は１２本あるものとし、これらには走査信号線駆動回路４００により走査信号Ｇ（１）〜Ｇ（１２）が印加される。また映像信号線ＳＬ（ｍ）の本数はＭ本であって、これらには映像信号線駆動回路３００により駆動用映像信号Ｄ（１）〜Ｄ（Ｍ）が印加されるものとする。

図５は、連続するフレーム毎の各行毎の表示状態を簡易に示した図である。図５では、色の黒い部分は表示部５００において黒色（最低輝度）で表示されている部分であり、白い部分は通常の表示が行われている部分であることを表している。

すなわち図５（ａ）に示される画素マトリクスにおける１行目と２行目とに対応する走査信号Ｇ（１）、Ｇ（２）が順にアクティブとなることにより１行目と２行目とに順に通常の表示が行われ、３行目と４行目とに対応する走査信号Ｇ（３）、Ｇ（４）が順にアクティブとなることにより３行目と４行目とに順に黒色の表示が行われる。そうして、５行目および６行目と、９行目および１０行目とに通常の表示が、７行目および８行目と、１１行目および１２行目とに黒色の表示がそれぞれ行われる。

次に、続くフレームでは、図５（ｂ）に示される画素マトリクスにおける１行目および２行目と、５行目および６行目と、９行目および１０行目とに黒色の表示が、３行目および４行目と、７行目および８行目と、１１行目および１２行目とに通常の表示がそれぞれ行われる。これは図５（ａ）に示される１つ前のフレームの表示状態と比較すると、通常の表示と黒色の表示とが入れ替わった状態となっている。その後、続くフレームでは、図５（ｃ）に示されるように、図５（ａ）と同様に表示され、さらにそれに続くフレームでは図５（ｄ）に示されるように、図５（ｂ）と同様に表示される。このように、通常の表示行と黒色の表示行との位置関係がフレーム毎に入れ替わるように表示される。

図６は、本実施形態に係る液晶表示装置の極性反転駆動の方法を説明するための概念図であり、行からなる各矩形は画素マトリクスを示しており、この画素マトリクスに付された記号“＋”または“−”は、画素液晶に印加される電圧すなわち共通電極Ｅｃｏｍを基準とする画素電極Ｅｐｉｘの電圧（以下「画素電圧」という）の極性を示しており、画素マトリクスを示す各矩形に沿って描かれた矢印は、走査方向（行番号の昇順方向）を示している。

ここで図６（ａ）に示される画素マトリクスにおける偶数行には正極性の、奇数行には負極性の映像信号Ｄ（１）〜Ｄ（Ｍ）がそれぞれ各映像信号線に印加される。すなわち、各画素形成部Ｐ（ｍ，ｎ）に書き込むべき画素値に相当する電圧が、それぞれ走査信号Ｇ（１）〜Ｇ（１２）のアクティブ期間において、１行毎に反転されて正極性または負極性の映像信号Ｄ（１）〜Ｄ（Ｍ）として各映像信号線に印加される。このようにして上記駆動方法により、結果的にライン反転駆動が実現されている。

次に、続くフレームでも、図６（ｂ）に示される画素電圧の極性は図６（ａ）に示される画素電圧の極性と全く同一である。しかし、さらに続くフレームでは、図６（ｃ）に示される画素電圧の極性は、図６（ａ）に示される画素電圧の極性パターンと逆のパターンを示しており、その後に続くフレームでも、図６（ｄ）に示される画素電圧の極性は図６（ｃ）に示される画素電圧の極性と全く同一である。このようにして上記駆動方法により、結果的に１ライン反転駆動であってかつ２フレーム毎の反転駆動が実現されている。

以上のように本実施形態では、通常のライン反転駆動のように１フレーム毎の反転駆動ではなく、２フレーム毎の反転駆動であるのは、各画素に対応する液晶への印加電圧が正極性の場合と負極性の場合とで偏りが生じないようにするためである。

例えば、図５（ａ）および図５（ｃ）に示される画素マトリクスを奇数フレームで、図５（ｂ）および図５（ｄ）に示される画素マトリクスを偶数フレームでそれぞれ表示するものと仮定し、また各画素電圧を奇数フレームの場合には図６（ａ）に示される極性で、偶数フレームの場合には図６（ｃ）に示される極性でそれぞれ印加するものと仮定する。このように、１フレーム毎に極性反転を行うものと仮定すると、例えば１行目の画素マトリクスが通常の表示を行うときは常に正極性の画素電圧が印加されることになり、黒色の表示を行うときは常に負極性の画素電圧が印加されることになる。その結果、この行に印加される画素電圧の極性に偏りが生じることになる。そしてこのことは２行目以下でも同様である。

しかし、本実施形態のように２フレーム毎に反転駆動を行う駆動方式を採用すると、例えば１行目の画素マトリクスが通常の表示を行うときは正極性の画素電圧が印加される場合（図５（ａ）および図６（ａ）に示される場合）と、負極性の画素電圧が印加される場合（図５（ｃ）および図６（ｃ）に示される場合）とがあり、黒色の表示が行われる場合（図５（ｂ）および図６（ｂ）に示される場合と図５（ｄ）および図６（ｄ）に示される場合）も同様である。このことは２行目以下でも同様である。よって、各行に印加される画素電圧の極性に偏りを生じないようにすることができる。また、一般的な１フレーム反転駆動方式よりも反転駆動の回数が減少するので、装置の消費電力を低減することができる。

なお、本実施形態では、２行空けて２行ずつ黒色行を含む画面が表示される構成であるが、その行数に格別の制限はない。ただし、画像の動きボケを十分に抑制するためには視線追従が生じる程度の複数行であることが好ましい。また黒色行の上下に表示される通常の表示画像から黒色行に表示されるべき通常の表示画像が推定できる程度の行数であることが好ましい。よって、表示装置の特性に応じて適宜に選ばれる数行を空けて数行ずつ黒色行を含む画面が表示される構成であることが好ましい。

＜１．３ バックライトの構成＞
以上のように本実施形態では、通常の表示が行われる２行を空けて通常の表示が行われない２行ずつ黒色行が表示されるので、全画面に渡って通常の表示が行われる場合に比べて輝度が（典型的には半分に）低下してしまう。そこで、本液晶表示装置に備えられる図示されないバックライト装置の発光輝度を大きく設定する、すなわち黒表示により低下した輝度が補償される明るさで光を放つよう設定する。

このバックライト装置は、例えば白色の発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や冷陰極蛍光管（ＣＣＦＴ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｔｕｂｅ）などの光源および所定の導光板などを含む面状照明装置であり、このバックライト装置からの透過光により液晶表示が行われる。すなわち、液晶パネルは、印加電圧によって液晶層の光透過率を制御することにより、外部から受け取った画像データに示される輝度で表示を行う。したがって、製造時点にまたは所定の光量制御装置によって、黒表示により低下した輝度が補償される明るさで光を放つようバックライトの光量を設定すれば、本実施形態においても全画面に渡って通常の表示が行われる場合と同等の輝度で表示を行うことができる。

＜１．４ 第１の実施形態の効果＞
以上のように本実施形態における表示制御回路２００を備えるアクティブマトリクス型表示装置は、通常の表示が行われる２行を空けて２行ずつ挿入される黒色行がフレーム毎に通常の表示行と入れ替わるよう表示されるので、通常の２倍の走査速度（例えば１２０Ｈｚ）で走査する必要がなく、また特別な装置を必要とすることなく、画像の動きボケを低減することができる。

＜２． 第２の実施形態＞
＜２．１ 液晶表示装置の全体構成および動作＞
本発明の第２の実施形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の全体構成は、第１の実施形態の場合と同様であり、表示部５００の構成（図２を参照）や、表示部５００における画素形成部Ｐ（ｎ，ｍ）の等価回路（図３を参照）なども同様の構成であるので、その説明を省略する。

また、本実施形態における液晶表示装置の液晶パネルには、後述するＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式が採用されているものとする。このようなＶＡ型液晶パネルでは、基板内の（ネガ型）液晶分子は、電界がかけられているとき基板に対して水平に配向され白表示状態となり、電界がかけられていないとき基板に対して垂直に配向され黒表示状態となる。もっとも、中間調表示においては液晶分子が斜めに傾いた状態であるので、黒表示状態から弱い電界がかけられた低い階調での中間調表示状態へ移行するときの応答が特に遅いという問題点を有している。本実施形態では、この問題点を解決することができる。詳しくは後述する。

本実施形態における液晶表示装置は、第１の実施形態の場合と表示制御回路２００の構成および動作が異なる。以下、この表示制御回路の構成および動作について詳しく説明する。

＜２．２ 表示制御回路の構成および動作＞
図７は、本実施形態における表示制御回路２００の構成を示すブロック図である。この表示制御回路２００は、第１の実施形態と同様のタイミング制御を行うタイミング制御部２１と、タイミング制御部２１からの制御信号に基づき後述する明ラインと暗ラインとのいずれを表示すべきかを決定する明暗行決定部２５と、入力されるべき表示階調データと明ラインおよび暗ラインに表示すべき階調データとを関連付けて記憶する階調変換テーブル２７と、明暗行決定部２５からの制御信号に基づき、階調変換テーブル２７を参照して、受け取った画素値を明ラインまたは暗ラインに対応する階調データに切り替えて出力するデータ切り替え部２６とを含む。

タイミング制御部２４は、前述した第１の実施形態の場合と同一であるので説明を省略する。明暗行決定部２５は、前述した第１の実施形態の黒色行決定部２２と同様に、タイミング制御部２４から受け取った制御信号ＣＴに基づき、表示部５００に明ラインの２行を空けて２行ずつ暗ラインが表示されるよう、当該表示行のデータが出力されるべきタイミングを示す制御信号ＣＬをデータ切り替え部２６に与える。なお、この表示画面に含まれる明ラインおよび暗ラインに対応する各行は、１フレーム毎に入れ替わる。詳しくは後述する。

階調変換テーブル２７は、入力されるべき表示階調データと、明ラインに表示されるべき階調データおよび暗ラインに表示されるべき階調データとをそれぞれ対応づけたルックアップテーブル（ＬＵＴ）である。本実施形態では、フレーム毎に明ラインに表示されるべき階調データと暗ラインに表示されるべき階調データとを切り替えることにより擬似的な中間階調が実現されるよう、上記ＬＵＴが作成される。

ここで、通常の時分割中間階調表示方式（典型的にはフレームレートコントロール方式）では、フリッカ防止の観点からできるだけ近い値を有する２つの階調を単位時間毎に切り替える構成となっている。しかし、本実施形態では、画像の動きボケを低減するため、できるだけ遠い（すなわち差が大きい）値を有する２つの階調を単位時間毎に切り替える構成となっている。階調変換テーブル２７は、このように設定された階調データを関連付けて記憶する。これら２つの階調データのうち、明るい（大きい）方の階調データを表示すべき行を明ラインと呼び、暗い（小さい）方の階調データを表示すべき行を暗ラインと呼ぶ。

データ切り替え部２６は、外部から送られている表示データ信号ＤＡＴを受け取り、明暗行決定部２５から受け取った制御信号ＣＬに応じて、表示部５００に明ラインと暗ラインとを２行ずつ含む画面が表示されるよう、階調変換テーブル２７を参照して、表示データ信号ＤＡＴに含まれる表示階調データを明ラインの階調データまたは暗ラインの階調データのいずれかに置き換え、デジタル画像信号ＤＶとして映像信号線駆動回路３００へ出力する。

次に、上記デジタル画像信号ＤＶを表示部５００において表示するための本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法を説明する。前述したように、明ラインと暗ラインとは２行ずつが交互に配置されるので、第１の実施形態における通常の表示行と黒色行との配置関係と同じである。よって、その配列状態および液晶印加電圧の極性については、図５および図６を参照してその説明を省略する。なお本実施形態でも２フレーム毎の反転駆動であるのは、各画素に対応する液晶への印加電圧が正極性の場合と負極性の場合とで偏りが生じないようにするためであり、第１の実施形態の場合と全く同様である。この構成により消費電力を低減することができる。

ここでは、さらに図８および図９を参照して具体的な図形の表示画面を例に説明する。なお以下の図８および図９では、説明の便宜上、表示部５００における走査信号線ＧＬ（ｎ）は１２本あるものとし、これらには走査信号線駆動回路４００により走査信号Ｇ（１）〜Ｇ（１２）が印加される。また映像信号線ＳＬ（ｍ）の本数は１６本であって、これらには映像信号線駆動回路３００により駆動用映像信号Ｄ（１）〜Ｄ（１６）が印加されるものとする。また、連続する２フレームで画像データの内容は同一であるものとする。この点、激しい動きを含む動画では連続する２フレームで画像データの内容は必ずしも同一ではないが、通常の動画では連続する２フレームで画像データの内容はそれほど大きく変化しない。よってこれらを同一としても大きな問題は生じないといえる。

図８は、本実施形態において、連続する２フレームで擬似的な時分割中間階調が行われる画面例を示す図である。この図８において、色の白い部分は表示部５００において階調１００％（最高輝度）で表示されている部分であり、黒い部分は階調０％（最低輝度）で表示されている部分である。また、画面上辺部近傍のやや薄い斜線部分は階調２５％で表示されている部分であり、画面左右辺部近傍のやや濃い斜線部分は階調５０％で表示されている部分であり画面中央部近傍の（Ｈ型の）非常に濃い斜線部分は階調７５％で表示されている部分である。この図８に示される図形を表示するための各フレームにおける表示階調の状態について図９を参照して説明する。

図９は、図８に示される図形の連続する２つのフレームにおける表示階調の状態を示す図である。図９（ａ）に示される画素マトリクスにおける１行目と２行目とに対応する走査信号Ｇ（１）、Ｇ（２）が順にアクティブとなることにより１行目と２行目とに順に明ラインの表示が行われ、３行目と４行目とに対応する走査信号Ｇ（３）、Ｇ（４）が順にアクティブとなることにより３行目と４行目とに順に暗ラインの表示が行われる。そうして、５行目および６行目と、９行目および１０行目とに明ラインの表示が、７行目および８行目と、１１行目および１２行目とに暗ラインの表示がそれぞれ行われる。

次に、続くフレームでは、図９（ｂ）に示される画素マトリクスにおける１行目および２行目と、５行目および６行目と、９行目および１０行目とに暗ラインの表示が、３行目および４行目と、７行目および８行目と、１１行目および１２行目とに明ラインの表示がそれぞれ行われる。これは図９（ａ）に示される１つ前のフレームの表示状態と比較すると、暗ラインと明ラインとが入れ替わった状態となっている。その後、続くフレームではこれらの入れ替わりが繰り返されることにより、明ラインと暗ラインとの位置関係がフレーム毎に入れ替わるように表示される。

なお、本実施形態では、暗ラインと明ラインとを２行ずつ含む画面が表示される構成であるが、第１の実施形態の場合と同様にその行数に格別の制限はない。ただし、画像の動きボケを十分に抑制するためには視線追従が生じる程度の複数行であることが好ましく、暗ラインが黒色の行ほどには画像の動きボケを抑制することはできないとしても、表示装置の特性に応じて適宜に選ばれる数行ずつの暗ラインを含む画面が表示される構成であれば、明ラインとの輝度差が大きいほど画像の動きボケを抑制することができるので好ましい。

ここで、図８に示す図形において表示されている（擬似的な）階調は０％から１００％までの５種類であるが、実際にフレーム毎に表示される階調は、図９に示されるように、０％、５０％、および１００％の３種類である。このことにつき、図１０から図１４までを参照して詳しく説明する。

図１０は表示される擬似的な中間階調が０％のとき、図１１は２５％のとき、図１２は５０％のとき、図１３は７５％のとき、図１４は１００％のときの、それぞれの各フレーム毎の階調変化を示す図である。例えば、図１１を参照すると、図１１（ａ）には擬似的な中間階調の表示状態が示されており、図１１（ｂ）には連続する４フレームにおける従来の装置構成での各フレーム毎の表示階調の変化が示されており、図１１（ｃ）には連続する４フレームにおける本実施形態の装置構成での各フレーム毎の表示階調の変化の一例が示されており、図１１（ｄ）にはその別例が示されている。これらは図１０、図１２、図１３、および図１４についても同様である。

またこれらの図では、横軸を１フレーム目から４フレーム目までの時間とし、縦軸を０％から１００％までの階調としている。また、実線でその階調変化が、一点鎖線で対応する画素容量へ充電される電位の変化がそれぞれ示されている。

したがって、例えば、図１２（ｃ）では、明ライン、暗ライン、明ライン、暗ラインの順でフレーム毎に切り替わる行であって擬似的な階調５０％の画素を示している。このような画素は、図８および図９においては、例えば２行目（走査信号Ｇ（２）が与えられる行）の１列目（駆動用映像信号Ｄ（１）が与えられる列）の画素であり、図１２（ｃ）に示されるように変化していることがわかる。またその他の画素も同様に変化していることがわかる。

ここで、図１１（ｂ）に注目すると、階調２５％の表示を行う従来の構成では、低い階調電圧による画素容量への充電に時間がかかるため所望の表示輝度に達するのに長い時間がかかってしまう。これは前述したように、ＶＡ型液晶パネルでは、黒表示状態から低い階調での中間調表示状態へ移行するときの応答が特に遅いからである。しかし、図１１（ｃ）に示される本実施形態の構成では、黒表示状態から階調５０％の中間調表示状態へ移行するので、応答が速くなる。よって、本実施形態の構成によれば、ＶＡ型液晶パネルにおける応答速度を上げることができる。なお、同様の特性を有する表示パネルにおいても、同様に応答速度を上げる効果を得ることができる。

＜２．３ 第２の実施形態の効果＞
以上のように本実施形態における表示制御回路２００を備えるアクティブマトリクス型表示装置は、明ラインと暗ラインとを２行ずつ表示しこれらの位置がフレーム毎に入れ替わるよう表示されるので、通常の２倍の走査速度で走査する必要がなく、また特別な装置を必要とすることなく、画像の動きボケを低減することができる。また、ＶＡ型液晶パネルにおける応答速度を上げることができる。なお、本実施形態では、第１の実施形態の場合のようにバックライトの発光輝度を大きくする必要がない点で、より消費電力を低減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 上記実施形態における表示部の構成を示す模式図である。 上記実施形態における表示部に含まれる画素形成部Ｐ（ｎ，ｍ）の等価回路図である。 上記実施形態における表示制御回路の構成を示すブロック図である。この 上記実施形態において、連続するフレーム毎の各行毎の表示状態を簡易に示した図である。 上記実施形態における液晶表示装置の極性反転駆動の方法を説明するための概念図である。 本発明の第２の実施形態における表示制御回路の構成を示すブロック図である。 上記実施形態において、連続する２フレームで擬似的な時分割中間階調が行われる画面例を示す図である。 上記実施形態において、連続する２つのフレームにおける表示階調の状態を示す図である。 上記実施形態において表示される擬似的な中間階調が０％のときの各フレーム毎の階調変化を示す図である。 上記実施形態において表示される擬似的な中間階調が２５％のときの各フレーム毎の階調変化を示す図である。 上記実施形態において表示される擬似的な中間階調が５０％のときの各フレーム毎の階調変化を示す図である。 上記実施形態において表示される擬似的な中間階調が７５％のときの各フレーム毎の階調変化を示す図である。 上記実施形態において表示される擬似的な中間階調が１００％のときの各フレーム毎の階調変化を示す図である。

符号の説明

１０ …ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
２１ …タイミング制御部
２２ …黒色行決定部
２３，２６…データ切り替え部
２５ …明暗行決定部
２７ …階調変換テーブル
２００ …表示制御回路
３００ …映像信号線駆動回路
４００ …走査信号線駆動回路
５００ …表示部
６００ …共通電極駆動回路
Ｐ（ｎ，ｍ）…画素形成部（画素）
Ｅｐｉｘ …画素電極
Ｅｃｏｍ …共通電極（対向電極）
Ｇ（ｋ） …走査信号（ｋ＝１，２，３，…）
ＧＬ（ｋ）…走査信号線（ｋ＝１，２，３，…）
Ｄ（ｊ） …映像信号（ｊ＝１，２，３，…）
ＳＬ（ｊ）…映像信号線（ｊ＝１，２，３，…）
ＣＴ，ＣＬ…制御信号

Claims (5)

1. 装置外部から与えられる表示データに含まれる表示階調に応じて、各表示行において所定の単位周期毎に交互に選ばれる第１の階調、および前記第１の階調以上の階調に設定される第２の階調により、当該単位周期で前記表示階調を擬似的に時分割表示する液晶表示装置であって、
   前記各表示行を表示する液晶表示パネルと、
   前記各表示行が前記第１の階調で表示される第１の表示行であるか、または前記第２の階調で表示される第２の表示行であるかを決定する行決定手段と、
   前記行決定手段による決定結果に応じて、前記表示データに含まれる表示階調を、当該表示階調と予め対応づけられており互いの階調差が最も大きくなるよう設定される前記第１および第２の階調のいずれかに切り替えて出力するデータ切り替え手段と、
   前記データ切り替え手段から出力される表示データに応じて、前記液晶表示パネルを駆動する駆動手段と
   を備える液晶表示装置。
2. 前記行決定手段は、隣接する複数の前記第１の表示行と、当該第１の表示行に続いて隣接する複数の前記第２の表示行とを決定することを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記単位周期の２周期毎に、前記第１および第２の階調に対応する液晶駆動電圧の極性を反転する極性反転手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 装置外部から与えられる表示データに含まれる表示階調に応じた階調で、隣接する複数の第１の表示行において表示を行うとともに、前記第１の表示行に続いて隣接する複数の第２の表示行において黒表示を行う液晶表示装置であって、
   各表示行を表示する液晶表示パネルと、
   前記各表示行における前記第１の表示行と前記第２の表示行との位置関係が所定の単位周期毎に入れ替わるよう、前記各表示行が前記第１の表示行であるかまたは前記第２の表示行であるかを決定する行決定手段と、
   前記行決定手段による決定結果に応じて、前記表示データに含まれる表示階調を、当該表示階調と黒表示に対応する階調とのいずれかに切り替えて出力するデータ切り替え手段と、
   前記データ切り替え手段から出力される表示データに応じて、前記液晶表示パネルを駆動する駆動手段と
   を備える液晶表示装置。
5. 前記黒表示により低下した輝度が補償される明るさで光を放つバックライト装置をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の液晶表示装置。

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