JP3913040B2 - 液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の駆動方法、特に高速応答性を有するOCB（Optically Compensated Bend）液晶を用いた液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、軽量・薄型・低消費電力などの利点を有しており、パーソナルコンピュータのデスクトップモニタを始め様々な用途に用いられている。
【０００３】
特に、近年ではテレビ用途への応用が進められているが、現在主に用いられているTN(Twisted Nematic)液晶では表示の切り替わりに液晶の応答が間に合わず表示がぼける等の課題があることから、高速応答性を有するOCB液晶の研究がなされている。OCB液晶は、スプレー配向と呼ばれる初期配向状態に電圧を印加し、ベンド配向へと転移と呼ばれる配向変化を起こすことで高速応答を実現する。ただし、転移に係る駆動方法は本発明とは直接関係しないことから、これ以上の説明は省略する。ベンド配向しているOCB液晶は、ある期間中、所定以上の電圧が印加されないとベンド配向を維持することができずに、スプレー配向へとその状態を変化させる。この現象を逆転移と言い、この状態では良好な映像表示ができないため、逆転移を防止するために1フレーム間に映像信号と非映像信号を書き込む駆動方法が提案されている。液晶表示装置の駆動方法について図を用いて説明する。
【０００４】
図19において液晶表示装置は、映像を表示する表示領域1、表示映像に合わせた映像信号や走査信号を発信するソースドライバ2ならびにゲートドライバ3、通常一定電圧である共通電位を供給する共通線ドライバ4、ドライバを制御するためのコントローラ5から構成されており、表示部はソースドライバおよびゲートドライバに接続されている複数本のソース線Ls1〜Lsm，ならびにゲート線Lg1〜Lgnが形成され、ソース線およびゲート線で囲まれた画素領域11が配列されている。画素領域内では、ソース線とゲート線の交差部近傍に配置され、それらと画素電極に接続されている薄膜トランジスタ(TFT)6、画素電極と層間絶縁膜を介して蓄積容量Cstを形成する共通容量線Lst1〜Lstn、基準電極である対抗電極Com、画素電極とComとに挟持された液晶層（図示せず）からなっている。
【０００５】
図20は駆動波形を示しており、第1フレームFr1においてゲート線Lg1〜Lgnを順次走査し、映像信号Vsを画素に書き込む。その後、再びLg1〜Lgnを走査することで画素に非映像信号を書き込んでいる。続く第2フレームにおいても、ゲート線Lg1〜Lgnを走査することで非映像信号を書き込むが、液晶層に交流電圧を印加するために、第2フレームで書き込む映像信号の極性は第1フレームと逆極性とする。Lgnの走査後、Lg1からゲート線を順次走査し非映像信号の書き込みを行う。
【０００６】
ただし、本明細書においてフレームとはある画素に映像信号が書き込まれてから、次の映像信号が書き込まれるまでの期間を指すものとする。
【０００７】
また、非映像信号とはOCB液晶の逆転移を防止するために液晶層へ印加する信号であり、映像を表示するために液晶層へ印加される信号電圧とは異なるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような駆動方法においては、ノーマリホワイト表示を行うと、逆転移防止電圧（非映像信号）が黒表示電圧であり（あるいは黒表示電圧に近い）、液晶表示装置の輝度が低下する課題がある。この課題を解決するためには、パネルの開口率を上げる、バックライト輝度を上げるなどの解決策が考えられるが、開口率はパネルサイズや解像度により限界があり、バックライト輝度には消費電力が増大するなどの問題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本願発明による液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置は、画面を構成する複数の画素毎に１フレームで少なくとも1回ゲート信号を出力することで書き込み期間を設けるゲート駆動ステップもしくは手段と、上記書き込み期間に割り当てられた映像信号および非映像信号を含むように構成されたソース信号を出力するソース駆動ステップもしくは手段とを備え、前記画素に対して、映像信号の書き込みを毎フレーム行い、非映像信号の書き込みを複数フレーム毎に行うものである。
【００１０】
このような課題を解決するために本願発明による液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置は、 逆転移を防止するための非映像信号が書き込まれる、ＯＣＢ液晶を用いた液晶表示装置の駆動方法であって、画面を構成する複数の画素に対し 1 フレームを３× n もしくは４× n （ n は自然数）個のいずれか一方のサブフレームに分けるとともに、各サブフレームで少なくとも１回ゲート信号を出力し書き込み期間を設けるゲート駆動ステップと、前記書き込み期間に割り当てられた映像信号と非映像信号とを含むように構成されたソース信号を出力するソース駆動ステップとからなり、前記各画素に対して、前記映像信号の書き込みをサブフレーム毎に行い、前記非映像信号の書き込みを複数フレーム毎に行うものである。
【００１１】
このとき、連続する3フレームで赤・緑・青に対応する映像信号を書き込むとよい。
【００１２】
また、連続する3フレームの映像信号の極性を同一にするとよい。
【００１４】
この場合、上記4フレームのうち3フレームで赤・緑・青に対応した映像信号を書き込むとよい。
【００１５】
さらに、上記4フレームのうち1フレームで白に対応した映像信号を書き込むとよい。
【００１６】
さらに、白に対応する映像信号の書き込み前あるいは後に非映像信号を書き込むとよい。
【００１７】
さらに、連続する4フレームにおいて映像信号の極性を同極性とするとよい。
【００１８】
複数フレームのうち、1フレームで全画素に対して非映像信号を書き込むものである。
【００１９】
1フレームに非映像信号を書き込む画素と非映像信号が書き込まれない画素が混在するものである。
【００２０】
非映像信号を書き込まない画素とゲート線もしくはソース線方向に隣接する画素のうち、少なくとも1画素には非映像信号を書き込むものである。
【００２１】
nを自然数とし、nフレームに1回前記画素に非映像信号を書き込むとき、ゲート線もしくはソース線方向で連続するn個の画素に対して、1フレームに1画素ずつ非映像信号を書き込むものである。
【００２２】
nを自然数とし、nフレームに1回前記画素に非映像信号を書き込むとき、連続するn本のゲート線もしくはソース線のうち、1フレームに1本ずつの上記ソース線もしくはゲート線に接続されている全が素に対して非映像信号を書き込むものである。
【００２３】
非映像信号を2フレームに1回書き込むものである。
【００２４】
この場合、ソース線もしくはゲート線方向で隣接する2画素のうち、いずれか一方の画素は奇数フレームに、他方の画素は偶数フレームに非映像信号を書き込むとよい。
【００２５】
連続する3フレームもしくは連続する4フレームで映像信号が同極性の場合には、映像信号の極性が変化するときに非映像信号を書き込むものである。
【００２６】
正極性の映像信号を書き込む前に、非映像信号を書き込むものである。
【００２７】
この場合、非映像信号の極性を正とするとよい。
【００２８】
同一ソース線に接続されている複数の画素に対して非映像信号を一度に書き込むものである。
【００２９】
この場合、一度に書き込みを行う画素数を2から4とするとよい。
【００３０】
この場合、フレーム毎で映像信号を書き込むときに選択するゲート線の走査順を変えてもよい。
【００３１】
非映像信号を書き込むフレームと、書き込まないフレームで、フレーム時間が異なるものである。
【００３２】
非映像信号を書き込むフレームと書き込まないフレームで、同一階調の信号レベルが異なるものである。
【００３３】
非映像信号を書き込んだ後、蓄積容量を介して液晶印加電位を変化させるものである。
【００３４】
非映像信号の書き込みは、蓄積容量を介してゲート信号の変化を液晶印加電圧に重畳させるものである。
【００３５】
非映像信号の書き込みは、蓄積容量を介して共通信号の変化を液晶印加電圧に重畳させるものである。
【００３６】
液晶表示装置はノーマリホワイト表示を行い、非映像信号レベルは黒レベル以上である。
【００３７】
液晶表示装置は温度センサを有し、温度の上昇に伴い非映像信号を書き込むフレーム間隔を短くするものである。
【００３８】
非映像信号の平均保持期間を、1フレームの10〜70％とするものである。
【００３９】
nフレームに1回非映像信号を書き込むときの非映像信号保持期間が、毎フレーム書き込む場合のn倍以上である。
【００４０】
液晶表示装置は温度センサを有し、温度の上昇に伴い非映像信号保持期間が長くなるものである。
【００４１】
非映像信号が書き込まれない画素に対して、1フレーム間に映像信号を複数回書き込むものである。
【００４２】
液晶層が高速応答性を有するOCB液晶とするものである。
【００４３】
この場合、液晶層の黒表示から白表示への応答時間が、白表示から黒表示への応答時間よりも長いとよい。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。ただし、以下の実施例においては、OCB液晶はノーマリホワイト表示を行うものとし、非映像信号は黒表示信号とする。
【００４５】
（実施形態１）
図1は本発明の第1の実施形態を示したもので、2フレームに1回非映像信号を書き込む場合の駆動波形を示している。
【００４６】
図1において、Vg1〜Vgnは図19の液晶表示装置におけるゲート線Lg1〜Lgnに印加されるゲート信号，Vsはソース信号でVscは中央値，Vsb(+)・Vsb(-)はそれぞれ正極性・負極性における非映像信号（=黒表示）レベル、Fr1,Fr2は第1フレーム・第2フレームでその長さをFrとする。本実施形態における液晶表示装置の駆動方法は以下のとおりである。第1フレームで1本目のゲート線Lg１を走査するためVg1をオンレベルVgonとし、Lg1に接続されている画素に負極性の充電を行う。Vg1をオフレベルとした後、Lg2の走査を行い、正極性の充電を行う。Lg2の走査後は、1走査期間を空けてLg3，Lg4の走査を行う。つまり、3走査期間で2本のゲート線を走査していく。2k（1≦2k≦n）本目のゲート線を走査した後、再びLg1の走査を行う。このときの走査においては、画素に非映像信号を書き込むため、VsはVsb(+)となる。以下、Lg2(ｋ+1)，Lg2(k+1)を走査した後に、Lg3の走査により非映像信号を書き込む。第2フレームにおいては、第1フレームと同様にLg1，Lg2の走査を行うが、Vsの極性を反転させてLg1では正の充電・Lg2では負の充電を行う。以下、次の走査期間においては非映像信号の書き込みを行い、Lg3，Lg4の走査を行う。Lg2kの走査後では、Lg2の走査により非映像信号を書き込み、Lg2(ｋ+1)，Lg2(k+1)を走査した後に、Lg4に非映像信号の書き込みを行っていく。このような駆動方法によって、画素に非映像信号が書き込まれるラインと書き込まれないラインができるため、2フレームに1回、非映像信号を書き込むことが可能である。
【００４７】
実際の液晶層では図2に示すように、図２(b)のような液晶印加電圧の時間変化に対して、図２(c)のような透過率変化を示すわけではなく、図２(d)に示すようにある程度の応答時間を必要とする。液晶層の応答時間は、階調間の電圧差やセルギャップなどによって異なるが、OCB液晶のような高速液晶においても数msec程度であり、液晶表示装置をノーマリホワイト表示させるとすると、白表示から黒表示への応答時間tdよりも黒表示から白表示への応答時間trの方が時間を要する。このため、非映像信号が表示される時間は、信号が画素に書き込まれている時間に応答時間を加えたものになり、例えば書き込み時間がフレーム期間の10％としても、非映像信号の表示による輝度低下は10％ではなく光学応答の影響により20％程度まで拡大する。しかしながら、およそここで10％とした光学応答による輝度低下分は、液晶材料や駆動条件などによって決まるものであって、非映像信号の書き込み時間がその因子となることはない。すなわち、例えば書き込み時間をフレーム期間の20％としても、輝度低下は光学応答の影響により30％となる。従って、本実施形態のように非映像信号の書き込みを2フレームに1回とすることで、非映像信号が書き込まれる時間は毎フレーム書き込む場合に比べて2倍必要となるが、平均の輝度低下を抑制することが出来る。つまり、毎フレーム10％の非映像信号書き込みを行うとすると、各フレームで20％の輝度低下が起こるが、2フレームに1回20％の非映像信号を書き込む場合では、一フレームあたり（20％+10％）/2＝15％の輝度低下となり、非映像信号を書き込むことによる輝度低下を抑制することができる。一方、従来例のように1フレーム分の走査が終了した後に非映像信号を書き込む場合の駆動波形を図3に示すが、この駆動方法では表示領域の上部と下部において1フレーム期間に対する非映像信号が書き込まれる割合が異なり、表示領域内で輝度傾斜が発生する。このことから、本実施形態の駆動方法がより良好な映像表示が可能であることがわかる。本実施形態の駆動方法においても、Fr1のLg1とFr2のLg2では非映像信号が書き込まれる時間が1走査期間だけ異なるが、この対策として図4に示すようにFr2ではLg2,Lg1の順に走査を行ってもよい。
【００４８】
さらに、本実施形態に示した駆動方法によると、１フレーム期間内で非映像信号が書き込まれる割合xは、
【００４９】
【数１】
【００５０】
で表されるため、非映像信号を書き込むタイミングを変えることで、非映像信号が書き込む割合を任意に設定できる。
【００５１】
なお、非映像信号を書き込むのは、映像信号の極性が負から正へと変わるときとすることが画素充電の点から望ましく、2フレーム平均での非映像信号が書き込まれる割合はフレーム期間の10〜70％であることが望ましく、このことは以下の実施形態においても同様である。
【００５２】
また、本実施形態では2フレームに1回非映像信号を書き込む場合について述べたが、例えば3フレームに1回非映像信号を書き込む場合には、Lg1〜Lg3を走査した後、他のゲート線に接続されている画素に非映像信号を書き込み、さらにLg4〜Lg6の走査を行えばよく、このことは4フレームに1回書き込む場合などでも同様である。
【００５３】
また、液晶表示装置の表示部の温度が常温よりも高いときには、非映像信号を書き込む割合がより多く必要となることから、図5のように液晶表示装置に温度センサ7を設けて、表示部の温度に伴い非映像信号を書き込む割合やフレーム数を増減するとよい。
【００５４】
さらに、偶数フレームに1回書き込む場合には、連続するそれら半数のフレームごとで映像信号を同極性とし、負極性の映像信号を書き込んだ後に非映像信号を書き込むとよい。
【００５５】
（実施形態２）
図6は本発明の第2の実施形態を示したもので、2フレームに1回、非映像信号を書き込むときの液晶表示装置の模式図である。
【００５６】
図において、Fr1・Fr2はそれぞれ第1フレーム・第2フレームを示し、四角で示したものが画素を表しており、それらのうち黒いものが上記フレームにて映像信号と非映像信号が書き込まれた画素を、白いものが上記フレームにて映像信号のみが書き込まれた画素を示している。
【００５７】
2フレームに1回非映像信号を書き込む場合では、Fr1にて奇数行目の画素に映像信号と非映像信号を書き込み、偶数行目では映像信号のみの書き込みを行う。次フレームであるFr2では逆に、偶数行目の画素に映像信号と非映像信号を書き込み、奇数行目の画素には映像信号のみを書き込む。以下、これらを繰り返すことで画素には2フレームに1回、非映像信号を書き込むことができるため、より明るい映像表示が可能である。
【００５８】
3フレームに1回、非映像信号を書き込む場合ではkを自然数とすると、図7に示すようにFr1において3k-2行目の画素に映像信号と非映像信号を書き込み、それ以外の行では映像信号のみを書き込む。Fr2では、3k-1行目の画素に非映像信号の書き込みを行い、同様にFr3では3k行目の画素に非映像信号を書き込む。順次これを繰り返すことで3フレームに1回、非映像信号を書き込むことができるため、より明るい映像表示が可能である。
【００５９】
なお、本実施形態では2フレーム・3フレームに1回の場合を述べたが、同様な駆動を行うことで4フレーム以上に1回非映像信号を書き込むことができることは明白である。
【００６０】
図6，図7では行方向に配置された画素に対して同一フレームに非映像信号を書き込む場合を示したが、図8に示すように列方向に配置された画素に対して行ってもよく、あるいは図9のように市松模様などモザイク的に配置された画素に対して同一フレームで非映像信号を書き込んでもよい。さらに、図10に示すように全画素に対して奇数フレームでは映像信号のみを書き込み、偶数フレームでは映像信号と非映像信号を書き込んでもよい。
【００６１】
また、図6〜図9のようにあるフレームで非映像信号を書き込まない画素とゲート線もしくはソース線方向に隣接する画素のうち、少なくとも１画素に非映像信号を書き込むことで、非映像信号を書き込まない画素に対する逆転移防止効果があることが発明者らによって明らかにされており、このことからも本実施形態による駆動方法によってより明るい映像表示が可能となる。
【００６２】
（実施形態３）
図11は本発明の第3の実施形態を示し、1フレームを3つのサブフレームに分割したときに、2フレームに1回非映像信号を書き込むときの駆動方法を模式的に表したものである。
【００６３】
図でFr1・Fr2はそれぞれ第1フレーム・第2フレーム、Fr11〜Fr13は第1フレームを3つのサブフレームに分けたときの第1サブフレームから第3フレームまでを、Fr21〜Fr23は同様に第2フレーム内の第1サブフレームから第3サブフレームを示している。映像信号の極性は、各サブフレームにおいて画素に書き込む映像信号の極性であり、表示映像色とは各サブフレームで画素に書き込む映像信号が対応する表示色である。非映像信号の書き込みが（有）であるサブフレームでは、画素に映像信号と非映像信号の書き込みを行うことを示している。
【００６４】
本実施形態による駆動方法は以下の通りである。各フレーム期間を3つのサブフレームに分け、各サブフレーム間で少なくも1回の書き込み期間を設ける。第1フレームではサブフレームFr11にて、負極性で赤の表示映像に対応した映像信号を画素に書き込む。ただし、液晶層自体が発光するわけではないため、赤色のバックライトを点灯する必要がある。また、Fr11内で複数回の書き込み期間を設けた場合には、その都度同じ映像信号を書き込むとよい。同様にFr12では、負極性で緑の表示映像に対応した映像信号を書き込み、緑色のバックライトを点灯させる。Fr13では、少なくとも2回の書き込み期間を設け、負極性で青の表示映像に対応した映像信号の書き込みと、正極性の非映像信号の書き込みを順に行う。第2フレームでは、正極性で赤・緑・青表示に対応した映像信号の書き込みを順次行い、非映像信号の書き込みは行わない。
【００６５】
以上のような駆動方法を行うことで、複数フレームに1回非映像信号が画素に書き込まれるため、より明るい映像表示が可能である。
【００６６】
なお、図11ではFr13にて非映像信号の書き込みを行ったが、Fr13やFr21のように映像信号の極性が負から正へと変化するときに行うと正の映像信号の書き込みが容易となる。
【００６７】
さらに、フレーム内での表示色は赤・緑・青の順である必要はないが、映像信号を同極性とすることで書き込み不足を抑制することができるため、表示ムラなどを低減できる。
【００６８】
また、1フレームを6あるいは9など3n（n≧2）のサブフレームにわけ、赤・緑・青に対応する映像信号を複数回ずつ書き込む駆動を行ってもよい。この場合においても、フレームの最終サブフレームもしくは第1サブフレームで映像信号と非映像信号の書き込みを行えばよい。
【００６９】
（実施形態４）
図12は本発明の第4の実施形態を示し、1フレームを4つのサブフレームに分割したときに、2フレームに1回非映像信号を書き込むときの駆動方法を模式的に表したものである。
【００７０】
図12において、図11と同一符号のものは同一の部分を指し、Fr14・Fr24は第1フレームまたは第2フレームの第4サブフレームである。
【００７１】
本実施形態における駆動方法は以下の通りである。Fr1のサブフレームFr11において、負極性で赤の表示に対応した映像信号を画素に書き込み、赤色のバックライトを点灯させる。以下、負極性で緑・青表示に対応した映像信号の書き込みをFr12・Fr13で行う。Fr14では、負極性で白表示に対応した映像信号を書き込んだ後、非映像信号を書き込む。第2フレームでは、Fr21〜Fr24の各サブフレームにて赤・緑・青・白の各色表示に対応した映像信号の書き込みを行う。
【００７２】
以上のような駆動方法を行うことによって、複数フレームに1回非映像信号が画素に書き込まれるため、より明るい映像表示が可能である。
【００７３】
なお、図12では各フレームの最終サブフレームで白表示に対応した映像信号の書き込みを行ったが、第1サブフレームでこれを行ってもよく、この場合には正極性の映像信号を書き込む前に正極性の非映像信号を書き込むとよい。
【００７４】
また、本実施形態では1フレームを4サブフレームに分割するときについて述べたが、8あるいは12サブフレームなど4n（n≧2）のサブフレームに分け、赤・緑・青および白表示に対応する映像信号を複数回ずつ書き込む駆動を行ってもよい。この場合においても、負極性の白表示に対応した映像信号を書き込んだ後、もしくは正極性の白表示に対応した映像信号を書き込む前に非映像信号を書き込むとよい。
【００７５】
（実施形態５）
図13は本発明の第5の実施形態を示しており、同一ソース線に接続された複数の画素に非映像信号を書き込む時の駆動波形である。図13において図1と同一符号は同一である部分を指す。
【００７６】
第1の実施形態でゲート線Lg1，Lg2を走査した後で別のゲート線を走査し、非映像信号を書き込んだが、本実施形態ではゲート線Lg1〜Lg4までを走査した後に異なるゲート線を走査し非映像信号を書き込むものである。すなわち、図13のようにLg1〜Lg4を順次走査し映像信号を書き込む。ただし、本実施形態においてはLg1，Lg2の走査時では負の画素充電をし、Lg3，Lg4の走査時では正の画素充電を行う。Lg4走査後は、Lg1〜Lg4ではない2本のゲート線を走査し非映像信号を書き込んだ後に、Lg5〜Lg8を同様に走査していく。ゲート線Lg4k（kは1≦4k≦nである自然数）まで走査が終了した後、ゲート線Lg1，Lg2を同時に走査し非映像信号を書き込む。第2フレームにおいても同様の走査を順次行い、ゲート線Lg4kの走査後Lg3，Lg4の走査を同時に走査し非映像信号を書き込む。
【００７７】
本実施形態の駆動方法によると、2フレームに1回非映像信号を書き込むことでより高輝度の映像表示が可能であり、非映像信号の書き込みを含めて5走査期間で4本のゲート線を走査することができるため、高解像度のパネルや高周波数でのパネル駆動を行うときに1走査期間を長くすることができる。本実施形態では同一ソース線に接続された連続の2つの画素に同時に非映像信号を書き込む例を示したが、必ずしも連続している必要はなく、例えばLg1とLg3，Lg2とLg4などの組み合わせでもよい。
【００７８】
また、同一ソース線に接続された3つ以上の画素に同時に非映像信号を書き込むことも可能であるが、画素数を多くすると非映像信号が書き込まれている割合が画素によって異なってくるため、輝度ムラが発生する。この輝度ムラは、VGA（Video Graphics Array：ブランキングを含めて走査線数525本）であれば、画素数が5以上で認識され始めることが発明者らの実験により明らかにされていることから、同時に非映像信号を書き込む画素数は4以下とすることが望ましい。さらに、実施形態1で述べたように、3フレーム以上に1回非映像信号を書き込むことも可能である。
【００７９】
（実施形態６）
図14は本発明の第6の実施形態を示すものである。
【００８０】
図１４(a)はOCB液晶の透過率−印加電圧（T-V）特性を表しており、Vsはある画素に書き込まれる映像信号電圧、TはVsが書き込まれたときのパネル透過率、Vbは非映像信号電圧（＝黒表示電圧）、TbはVbが書き込まれたときの透過率（＝黒表示での透過率），xは１フレーム期間内で非映像信号が書き込まれる割合（0≦x≦1）を示している。
【００８１】
本実施形態の特徴は、非映像信号が書き込まれる画素の映像信号を、本来書き込まれる電圧から変えることによって、非映像信号が書き込まれるフレームと書き込まれないフレームで輝度が変わらない、もしくは輝度の変化が微小となるようにすることにある。
【００８２】
図14(b)は非映像信号が書き込まない1フレームでのゲート信号Vg・ソース信号Vs・パネル透過率Tを表している。ただし、Vsは図の簡略化のため上記フレームでは不変とした。このフレームでは、ゲートオン期間内で画素にソース電圧Vsが書き込まれ、スイッチング素子のリークや液晶層の保持率などを無視すると、次のフレームまで電圧Vsを保持する。この間のパネル透過率はTで一定であるため、パネルの輝度Lは次式のように透過率Tとフレーム期間Frの積に比例する。
【００８３】
【数２】
【００８４】
一方、図14(c)は非映像信号を書き込む1フレームでのVg・VsならびにTを表しているが、このフレームにおいて画素に図(b)と同様の映像信号電圧Vsを画素に書き込むとパネルの輝度L'は
【００８５】
【数３】
【００８６】
と表される。このLをL'とを比較すると、Tbが黒表示での透過率であることから、T≧Tbであるため、x≠0である限りL>L'、すなわちフレームによって輝度が異なる。そこで図(d)のように、非映像信号を書き込むときの映像信号電圧Vs'を
【００８７】
【数４】
【００８８】
あるいは、
【００８９】
【数５】
【００９０】
を満足するような透過率Ｔ'を得る信号電圧Vs'とすることでフレームによる輝度差がない、あるいは微小にすることができ、毎フレームで比映像信号を書き込まなくともより明るい良好な映像表示が可能となる。
【００９１】
（実施形態７）
図15は本発明の第7の実施形態を示すものである。
【００９２】
図15において、Fr1,Fr2はそれぞれ、非映像信号が書き込まれないフレームの時間，非映像信号が書き込まれるフレームの時間である。また、Vsはある画素に書き込まれる映像信号電圧、TはVsが書き込まれたときのパネル透過率、Vbは非映像信号電圧（＝黒表示電圧）、TbはVbが書き込まれたときの透過率（＝黒表示での透過率），xは1フレーム期間内で非映像信号が書き込まれる割合（0≦x≦1）を示している。
【００９３】
本実施形態の特徴は、Fr1≠Fr2とすることで非映像信号を書き込むフレームと書き込まないフレームで輝度が異ならない点にある。非映像信号を書き込まないFr1においては液晶印加電圧は常にVsであるため、この期間内におけるパネル輝度Lは（数式2）で表される。一方、非映像信号が書き込まれるフレームにおけるパネル輝度L'は、
【００９４】
【数６】
【００９５】
であるから、L=L'を満足するようにFr1,Fr2を設定すればよい。なお、Fr1+Fr2が本来の2フレーム分の時間（フレーム周波数が60Hzであれば、約33.3msec）となるようにすべきことは言うまでもない。
【００９６】
さらに、非映像信号が黒表示電圧であって、[白表示での輝度]/[黒表示での輝度]で定義されるパネルのコントラストが高い場合には、Tb=0とみなして、
【００９７】
【数７】
【００９８】
としてもよい。
【００９９】
（実施形態８）
図16は本発明の第8の実施形態を示すものである。
【０１００】
図16(a)は1画素を模式的にあらわした図であり、Lgkはk本目のゲート線，Lsはソース線，Lstkは共通線，Clcは液晶容量，Cstは蓄積容量，Vcomは対抗電極の電圧である。図16(b)は図16(a)の画素に対する駆動波形を示しており、VgkはLgkに印加されるゲート信号，Vstは共通線の電圧，Vlcは液晶印加電圧，Tはパネル透過率の変化を示している。
【０１０１】
本実施形態の特徴は、画素に非映像信号を書き込む前に共通線の電圧を変化させておき、書き込み終了後に本来の電圧へ戻す点である。このような駆動方法によると、液晶印加電圧Vlcを非映像信号の書き込みによってVbまで充電した後に、蓄積容量と液晶容量との容量結合によってVlcを変化させることができる。共通線の電圧変化をΔVstとすると容量結合によるVlcの変化ΔVlcは、
【０１０２】
【数８】
【０１０３】
と表せ、このΔVlcによって液晶層に非映像信号電圧以上の電圧を印加することができる。
【０１０４】
本実施形態による駆動方法を行うことで、非映像信号の電圧をソースドライバにより制限されるレベルよりも高くすることができる。非映像信号電圧が高い場合には、逆転移を防止するための非映像信号保持時間を短くすることができるため、より明るい映像表示が可能となる。
【０１０５】
また、蓄積容量Cstを画素電極と共通線によって形成したが、必ずしもこの組み合わせにする必要はなく、図16(a)において蓄積容量Cstを形成する導電層を画素電極とk-1本目のゲート線Lgk-1としてもよい。このような画素構成における駆動波形を図16(c)に示す。Vgk-1はk-1本目のゲート線に印加されるゲート信号である。この場合、Lgkに接続される画素に非映像信号を書き込む前に、Lgk-1のゲート信号を本来のオフ電圧VgoffからΔVgだけずらし、非映像信号を書き込んだ後Vgk-1をVgoffへ戻す駆動を行う。このような駆動方法を行うことにより液晶印加電圧Vlcは非映像信号Vbから
【０１０６】
【数９】
【０１０７】
だけ変化する。従って、より高電圧の非映像信号を書き込むことができ、非映像信号の書き込み時間を短くすることでより明るい映像表示が可能である。
【０１０８】
（実施形態９）
図17は本発明の第9の実施形態を示すものである。
【０１０９】
図17(a)は1画素を模式的にあらわした図であり、Lgkはk本目のゲート線，Lsはソース線，Lstkは共通線，Clcは液晶容量，Cstは蓄積容量，Vcomは対抗電極の電圧である。図17(b)は図17(a)の画素に対する駆動波形を示しており、VgはLgkに印加されるゲート信号，Vstは共通線の電圧，Vlcは液晶印加電圧，Tはパネル透過率の変化を示している。
【０１１０】
本実施形態の特徴は、液晶印加電圧の保持期間にVstを変化させ、蓄積容量Cstを介してVstの電圧変化を液晶印加電圧に重畳させることである。このような駆動方法によると、各画素に接続されているTFTを動作させることなく液晶印加電圧を一時的に変化させることができ、非映像信号を書き込むことができる。このとき、液晶印加電圧に重畳される電圧ΔVlcは（数式8）で表すことができ、上記画素に書き込まれた映像信号レベルをVsとすると、Vs+ΔVlcがある電圧よりも高電圧であれば、OCB液晶は逆転移を起こさない。
【０１１１】
また、蓄積容量Cstを画素電極と共通線によって形成したが、必ずしもこの組み合わせによる必要はなく、図17(a)においてCstを形成する導電層を画素電極とゲート線Lgk-1としてもよい。このような画素構成における駆動波形を図17 (c)に示しており、Vgkはk本目のゲート線に印加されるゲート信号，Vgk-1はk-1本目のゲート線に印加されるゲート信号で、Vst，Vlcは前述のとおりである。この場合、上記画素に非映像信号を書き込むときには、k-1本目のゲート電圧をΔVgだけ変化させる。このとき、液晶印加電圧に重畳される電圧ΔVlcは（数式9）で表され、この電圧が重畳されている間の液晶印加電圧がある電圧よりも高電圧であれば、OCB液晶が逆転移を起こさない。
【０１１２】
（実施形態１０）
図18は本発明の第10の実施形態を示しており、2フレームに1回非映像信号を書き込むときの駆動波形図である。
【０１１３】
図18において、図1と同一符号のものは同一の部分を指す。本実施形態における特徴は、1フレーム期間内において、2回ゲート線を選択し画素に2回の信号書き込みを行うことである。このとき、非映像信号を書き込まないフレームでは、1度映像信号を書き込んだ後、2度目のゲート選択時で1度目のゲート選択時と同一の映像信号を書き込む。非映像信号を書き込むフレームでは、2度のゲート選択のうち一方で映像信号を、他方の選択時に非映像信号を書き込めばよい。このような駆動方法を行うことにより毎フレームで非映像信号を書き込む駆動方法に比べて、より明るい映像表示を行うことができる。
【０１１４】
なお、図18では非映像信号を書き込まないフレームでの映像信号の極性が同極性となっているが、同一の階調レベルが表示されような逆極性の映像信号であってもよい。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置の駆動方法によれば、逆転移防止のために非映像信号を書き込んでも、非映像信号による輝度低下を抑制することができ、より明るい映像表示が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施形態を示す駆動波形図
【図２】液晶層の光学応答を示す図
【図３】従来の駆動方法を本発明の第1の実施形態に応用した駆動方法を示す駆動波形図
【図４】本発明の第1の実施形態でフレーム毎に走査順を変えた時の駆動波形図
【図５】温度センサを有する液晶表示装置を示す模式図
【図６】本発明の第2の実施形態を示す液晶表示装置の模式図
【図７】本発明の第2の実施形態で3フレームに1回非映像信号を書き込むときの液晶表示装置の模式図
【図８】本発明の第2の実施形態において非映像信号を書き込む画素の配置が列方向である場合の液晶表示装置の模式図
【図９】本発明の第2の実施形態において非映像信号を書き込む画素の配置がモザイク状である場合の液晶表示装置の模式図
【図１０】本発明の第2の実施形態において1フレームで全画素に非映像信号を書き込む場合の液晶表示装置の模式図
【図１１】本発明の第3の実施形態を示す駆動模式図
【図１２】本発明の第4の実施形態を示す駆動模式図
【図１３】本発明の第5の実施形態を示す駆動波形図
【図１４】本発明の第6の実施形態を示す駆動波形図
【図１５】本発明の第7の実施形態を示す駆動波形図
【図１６】本発明の第8の実施形態を示す駆動波形図
【図１７】本発明の第9の実施形態を示す駆動波形図
【図１８】本発明の第10の実施形態を示す駆動波形図
【図１９】一般的な液晶表示装置を示す模式図
【図２０】従来の映像信号と非映像信号を書き込む駆動方法を示す駆動波形図
【符号の説明】
1 表示領域
2 ソースドライバ
3 ゲートドライバ
4 共通線ドライバ
5 コントローラ
6 スイッチング素子（薄膜トランジスタ：TFT）
7 温度センサ
11 画素領域
Cst 蓄積容量
Clc 液晶容量
Lg1〜Lgn ゲート線
Ls1〜Lsm ソース線
Lst1〜Lstn 共通線
Com 対向電極
Fr,Fr1〜Fr3 フレーム期間
Vg,Vg1〜Vgn ゲート信号
Vs ソース信号
Vsb(+),Vsb(-) 非映像信号（黒レベルのソース信号）
Vsc ソース信号の中央値
Vlc 液晶印加電圧
Vst 共通信号
Vcom 対向電圧
T,T',Tb 液晶表示装置の透過率
L,L',L'' 液晶表示装置の輝度
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の駆動方法、特に高速応答性を有するOCB（Optically Compensated Bend）液晶を用いた液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、軽量・薄型・低消費電力などの利点を有しており、パーソナルコンピュータのデスクトップモニタを始め様々な用途に用いられている。
【０００３】
特に、近年ではテレビ用途への応用が進められているが、現在主に用いられているTN(Twisted Nematic)液晶では表示の切り替わりに液晶の応答が間に合わず表示がぼける等の課題があることから、高速応答性を有するOCB液晶の研究がなされている。OCB液晶は、スプレー配向と呼ばれる初期配向状態に電圧を印加し、ベンド配向へと転移と呼ばれる配向変化を起こすことで高速応答を実現する。ただし、転移に係る駆動方法は本発明とは直接関係しないことから、これ以上の説明は省略する。ベンド配向しているOCB液晶は、ある期間中、所定以上の電圧が印加されないとベンド配向を維持することができずに、スプレー配向へとその状態を変化させる。この現象を逆転移と言い、この状態では良好な映像表示ができないため、逆転移を防止するために1フレーム間に映像信号と非映像信号を書き込む駆動方法が提案されている。液晶表示装置の駆動方法について図を用いて説明する。
【０００４】
図19において液晶表示装置は、映像を表示する表示領域1、表示映像に合わせた映像信号や走査信号を発信するソースドライバ2ならびにゲートドライバ3、通常一定電圧である共通電位を供給する共通線ドライバ4、ドライバを制御するためのコントローラ5から構成されており、表示部はソースドライバおよびゲートドライバに接続されている複数本のソース線Ls1〜Lsm，ならびにゲート線Lg1〜Lgnが形成され、ソース線およびゲート線で囲まれた画素領域11が配列されている。画素領域内では、ソース線とゲート線の交差部近傍に配置され、それらと画素電極に接続されている薄膜トランジスタ(TFT)6、画素電極と層間絶縁膜を介して蓄積容量Cstを形成する共通容量線Lst1〜Lstn、基準電極である対抗電極Com、画素電極とComとに挟持された液晶層（図示せず）からなっている。
【０００５】
図20は駆動波形を示しており、第1フレームFr1においてゲート線Lg1〜Lgnを順次走査し、映像信号Vsを画素に書き込む。その後、再びLg1〜Lgnを走査することで画素に非映像信号を書き込んでいる。続く第2フレームにおいても、ゲート線Lg1〜Lgnを走査することで非映像信号を書き込むが、液晶層に交流電圧を印加するために、第2フレームで書き込む映像信号の極性は第1フレームと逆極性とする。Lgnの走査後、Lg1からゲート線を順次走査し非映像信号の書き込みを行う。
【０００６】
ただし、本明細書においてフレームとはある画素に映像信号が書き込まれてから、次の映像信号が書き込まれるまでの期間を指すものとする。
【０００７】
また、非映像信号とはOCB液晶の逆転移を防止するために液晶層へ印加する信号であり、映像を表示するために液晶層へ印加される信号電圧とは異なるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような駆動方法においては、ノーマリホワイト表示を行うと、逆転移防止電圧（非映像信号）が黒表示電圧であり（あるいは黒表示電圧に近い）、液晶表示装置の輝度が低下する課題がある。この課題を解決するためには、パネルの開口率を上げる、バックライト輝度を上げるなどの解決策が考えられるが、開口率はパネルサイズや解像度により限界があり、バックライト輝度には消費電力が増大するなどの問題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本願発明による液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置は、画面を構成する複数の画素毎に１フレームで少なくとも1回ゲート信号を出力することで書き込み期間を設けるゲート駆動ステップもしくは手段と、上記書き込み期間に割り当てられた映像信号および非映像信号を含むように構成されたソース信号を出力するソース駆動ステップもしくは手段とを備え、前記画素に対して、映像信号の書き込みを毎フレーム行い、非映像信号の書き込みを複数フレーム毎に行うものである。
【００１０】
このような課題を解決するために本願発明による液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置は、 逆転移を防止するための非映像信号が書き込まれる、ＯＣＢ液晶を用いた液晶表示装置の駆動方法であって、画面を構成する複数の画素に対し 1 フレームを３× n もしくは４× n （ n は自然数）個のいずれか一方のサブフレームに分けるとともに、各サブフレームで少なくとも１回ゲート信号を出力し書き込み期間を設けるゲート駆動ステップと、前記書き込み期間に割り当てられた映像信号と非映像信号とを含むように構成されたソース信号を出力するソース駆動ステップとからなり、前記各画素に対して、前記映像信号の書き込みをサブフレーム毎に行い、前記非映像信号の書き込みを複数フレーム毎に行うものである。
【００１１】
このとき、連続する3フレームで赤・緑・青に対応する映像信号を書き込むとよい。
【００１２】
また、連続する3フレームの映像信号の極性を同一にするとよい。
【００１４】
この場合、上記4フレームのうち3フレームで赤・緑・青に対応した映像信号を書き込むとよい。
【００１５】
さらに、上記4フレームのうち1フレームで白に対応した映像信号を書き込むとよい。
【００１６】
さらに、白に対応する映像信号の書き込み前あるいは後に非映像信号を書き込むとよい。
【００１７】
さらに、連続する4フレームにおいて映像信号の極性を同極性とするとよい。
【００１８】
複数フレームのうち、1フレームで全画素に対して非映像信号を書き込むものである。
【００１９】
1フレームに非映像信号を書き込む画素と非映像信号が書き込まれない画素が混在するものである。
【００２０】
非映像信号を書き込まない画素とゲート線もしくはソース線方向に隣接する画素のうち、少なくとも1画素には非映像信号を書き込むものである。
【００２１】
nを自然数とし、nフレームに1回前記画素に非映像信号を書き込むとき、ゲート線もしくはソース線方向で連続するn個の画素に対して、1フレームに1画素ずつ非映像信号を書き込むものである。
【００２２】
nを自然数とし、nフレームに1回前記画素に非映像信号を書き込むとき、連続するn本のゲート線もしくはソース線のうち、1フレームに1本ずつの上記ソース線もしくはゲート線に接続されている全が素に対して非映像信号を書き込むものである。
【００２３】
非映像信号を2フレームに1回書き込むものである。
【００２４】
この場合、ソース線もしくはゲート線方向で隣接する2画素のうち、いずれか一方の画素は奇数フレームに、他方の画素は偶数フレームに非映像信号を書き込むとよい。
【００２５】
連続する3フレームもしくは連続する4フレームで映像信号が同極性の場合には、映像信号の極性が変化するときに非映像信号を書き込むものである。
【００２６】
正極性の映像信号を書き込む前に、非映像信号を書き込むものである。
【００２７】
この場合、非映像信号の極性を正とするとよい。
【００２８】
同一ソース線に接続されている複数の画素に対して非映像信号を一度に書き込むものである。
【００２９】
この場合、一度に書き込みを行う画素数を2から4とするとよい。
【００３０】
この場合、フレーム毎で映像信号を書き込むときに選択するゲート線の走査順を変えてもよい。
【００３１】
非映像信号を書き込むフレームと、書き込まないフレームで、フレーム時間が異なるものである。
【００３２】
非映像信号を書き込むフレームと書き込まないフレームで、同一階調の信号レベルが異なるものである。
【００３３】
非映像信号を書き込んだ後、蓄積容量を介して液晶印加電位を変化させるものである。
【００３４】
非映像信号の書き込みは、蓄積容量を介してゲート信号の変化を液晶印加電圧に重畳させるものである。
【００３５】
非映像信号の書き込みは、蓄積容量を介して共通信号の変化を液晶印加電圧に重畳させるものである。
【００３６】
液晶表示装置はノーマリホワイト表示を行い、非映像信号レベルは黒レベル以上である。
【００３７】
液晶表示装置は温度センサを有し、温度の上昇に伴い非映像信号を書き込むフレーム間隔を短くするものである。
【００３８】
非映像信号の平均保持期間を、1フレームの10〜70％とするものである。
【００３９】
nフレームに1回非映像信号を書き込むときの非映像信号保持期間が、毎フレーム書き込む場合のn倍以上である。
【００４０】
液晶表示装置は温度センサを有し、温度の上昇に伴い非映像信号保持期間が長くなるものである。
【００４１】
非映像信号が書き込まれない画素に対して、1フレーム間に映像信号を複数回書き込むものである。
【００４２】
液晶層が高速応答性を有するOCB液晶とするものである。
【００４３】
この場合、液晶層の黒表示から白表示への応答時間が、白表示から黒表示への応答時間よりも長いとよい。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。ただし、以下の実施例においては、OCB液晶はノーマリホワイト表示を行うものとし、非映像信号は黒表示信号とする。
【００４５】
（実施形態１）
図1は本発明の第1の実施形態を示したもので、2フレームに1回非映像信号を書き込む場合の駆動波形を示している。
【００４６】
図1において、Vg1〜Vgnは図19の液晶表示装置におけるゲート線Lg1〜Lgnに印加されるゲート信号，Vsはソース信号でVscは中央値，Vsb(+)・Vsb(-)はそれぞれ正極性・負極性における非映像信号（=黒表示）レベル、Fr1,Fr2は第1フレーム・第2フレームでその長さをFrとする。本実施形態における液晶表示装置の駆動方法は以下のとおりである。第1フレームで1本目のゲート線Lg１を走査するためVg1をオンレベルVgonとし、Lg1に接続されている画素に負極性の充電を行う。Vg1をオフレベルとした後、Lg2の走査を行い、正極性の充電を行う。Lg2の走査後は、1走査期間を空けてLg3，Lg4の走査を行う。つまり、3走査期間で2本のゲート線を走査していく。2k（1≦2k≦n）本目のゲート線を走査した後、再びLg1の走査を行う。このときの走査においては、画素に非映像信号を書き込むため、VsはVsb(+)となる。以下、Lg2(ｋ+1)，Lg2(k+1)を走査した後に、Lg3の走査により非映像信号を書き込む。第2フレームにおいては、第1フレームと同様にLg1，Lg2の走査を行うが、Vsの極性を反転させてLg1では正の充電・Lg2では負の充電を行う。以下、次の走査期間においては非映像信号の書き込みを行い、Lg3，Lg4の走査を行う。Lg2kの走査後では、Lg2の走査により非映像信号を書き込み、Lg2(ｋ+1)，Lg2(k+1)を走査した後に、Lg4に非映像信号の書き込みを行っていく。このような駆動方法によって、画素に非映像信号が書き込まれるラインと書き込まれないラインができるため、2フレームに1回、非映像信号を書き込むことが可能である。
【００４７】
実際の液晶層では図2に示すように、図２(b)のような液晶印加電圧の時間変化に対して、図２(c)のような透過率変化を示すわけではなく、図２(d)に示すようにある程度の応答時間を必要とする。液晶層の応答時間は、階調間の電圧差やセルギャップなどによって異なるが、OCB液晶のような高速液晶においても数msec程度であり、液晶表示装置をノーマリホワイト表示させるとすると、白表示から黒表示への応答時間tdよりも黒表示から白表示への応答時間trの方が時間を要する。このため、非映像信号が表示される時間は、信号が画素に書き込まれている時間に応答時間を加えたものになり、例えば書き込み時間がフレーム期間の10％としても、非映像信号の表示による輝度低下は10％ではなく光学応答の影響により20％程度まで拡大する。しかしながら、およそここで10％とした光学応答による輝度低下分は、液晶材料や駆動条件などによって決まるものであって、非映像信号の書き込み時間がその因子となることはない。すなわち、例えば書き込み時間をフレーム期間の20％としても、輝度低下は光学応答の影響により30％となる。従って、本実施形態のように非映像信号の書き込みを2フレームに1回とすることで、非映像信号が書き込まれる時間は毎フレーム書き込む場合に比べて2倍必要となるが、平均の輝度低下を抑制することが出来る。つまり、毎フレーム10％の非映像信号書き込みを行うとすると、各フレームで20％の輝度低下が起こるが、2フレームに1回20％の非映像信号を書き込む場合では、一フレームあたり（20％+10％）/2＝15％の輝度低下となり、非映像信号を書き込むことによる輝度低下を抑制することができる。一方、従来例のように1フレーム分の走査が終了した後に非映像信号を書き込む場合の駆動波形を図3に示すが、この駆動方法では表示領域の上部と下部において1フレーム期間に対する非映像信号が書き込まれる割合が異なり、表示領域内で輝度傾斜が発生する。このことから、本実施形態の駆動方法がより良好な映像表示が可能であることがわかる。本実施形態の駆動方法においても、Fr1のLg1とFr2のLg2では非映像信号が書き込まれる時間が1走査期間だけ異なるが、この対策として図4に示すようにFr2ではLg2,Lg1の順に走査を行ってもよい。
【００４８】
さらに、本実施形態に示した駆動方法によると、１フレーム期間内で非映像信号が書き込まれる割合xは、
【００４９】
【数１】
で表されるため、非映像信号を書き込むタイミングを変えることで、非映像信号が書き込む割合を任意に設定できる。
【００５１】
なお、非映像信号を書き込むのは、映像信号の極性が負から正へと変わるときとすることが画素充電の点から望ましく、2フレーム平均での非映像信号が書き込まれる割合はフレーム期間の10〜70％であることが望ましく、このことは以下の実施形態においても同様である。
【００５２】
また、本実施形態では2フレームに1回非映像信号を書き込む場合について述べたが、例えば3フレームに1回非映像信号を書き込む場合には、Lg1〜Lg3を走査した後、他のゲート線に接続されている画素に非映像信号を書き込み、さらにLg4〜Lg6の走査を行えばよく、このことは4フレームに1回書き込む場合などでも同様である。
【００５３】
また、液晶表示装置の表示部の温度が常温よりも高いときには、非映像信号を書き込む割合がより多く必要となることから、図5のように液晶表示装置に温度センサ7を設けて、表示部の温度に伴い非映像信号を書き込む割合やフレーム数を増減するとよい。
【００５４】
さらに、偶数フレームに1回書き込む場合には、連続するそれら半数のフレームごとで映像信号を同極性とし、負極性の映像信号を書き込んだ後に非映像信号を書き込むとよい。
【００５５】
（実施形態２）
図6は本発明の第2の実施形態を示したもので、2フレームに1回、非映像信号を書き込むときの液晶表示装置の模式図である。
【００５６】
図において、Fr1・Fr2はそれぞれ第1フレーム・第2フレームを示し、四角で示したものが画素を表しており、それらのうち黒いものが上記フレームにて映像信号と非映像信号が書き込まれた画素を、白いものが上記フレームにて映像信号のみが書き込まれた画素を示している。
【００５７】
2フレームに1回非映像信号を書き込む場合では、Fr1にて奇数行目の画素に映像信号と非映像信号を書き込み、偶数行目では映像信号のみの書き込みを行う。次フレームであるFr2では逆に、偶数行目の画素に映像信号と非映像信号を書き込み、奇数行目の画素には映像信号のみを書き込む。以下、これらを繰り返すことで画素には2フレームに1回、非映像信号を書き込むことができるため、より明るい映像表示が可能である。
【００５８】
3フレームに1回、非映像信号を書き込む場合ではkを自然数とすると、図7に示すようにFr1において3k-2行目の画素に映像信号と非映像信号を書き込み、それ以外の行では映像信号のみを書き込む。Fr2では、3k-1行目の画素に非映像信号の書き込みを行い、同様にFr3では3k行目の画素に非映像信号を書き込む。順次これを繰り返すことで3フレームに1回、非映像信号を書き込むことができるため、より明るい映像表示が可能である。
【００５９】
なお、本実施形態では2フレーム・3フレームに1回の場合を述べたが、同様な駆動を行うことで4フレーム以上に1回非映像信号を書き込むことができることは明白である。
【００６０】
図6，図7では行方向に配置された画素に対して同一フレームに非映像信号を書き込む場合を示したが、図8に示すように列方向に配置された画素に対して行ってもよく、あるいは図9のように市松模様などモザイク的に配置された画素に対して同一フレームで非映像信号を書き込んでもよい。さらに、図10に示すように全画素に対して奇数フレームでは映像信号のみを書き込み、偶数フレームでは映像信号と非映像信号を書き込んでもよい。
【００６１】
また、図6〜図9のようにあるフレームで非映像信号を書き込まない画素とゲート線もしくはソース線方向に隣接する画素のうち、少なくとも１画素に非映像信号を書き込むことで、非映像信号を書き込まない画素に対する逆転移防止効果があることが発明者らによって明らかにされており、このことからも本実施形態による駆動方法によってより明るい映像表示が可能となる。
【００６２】
（実施形態３）
図11は本発明の第3の実施形態を示し、1フレームを3つのサブフレームに分割したときに、2フレームに1回非映像信号を書き込むときの駆動方法を模式的に表したものである。
【００６３】
図でFr1・Fr2はそれぞれ第1フレーム・第2フレーム、Fr11〜Fr13は第1フレームを3つのサブフレームに分けたときの第1サブフレームから第3フレームまでを、Fr21〜Fr23は同様に第2フレーム内の第1サブフレームから第3サブフレームを示している。映像信号の極性は、各サブフレームにおいて画素に書き込む映像信号の極性であり、表示映像色とは各サブフレームで画素に書き込む映像信号が対応する表示色である。非映像信号の書き込みが（有）であるサブフレームでは、画素に映像信号と非映像信号の書き込みを行うことを示している。
【００６４】
本実施形態による駆動方法は以下の通りである。各フレーム期間を3つのサブフレームに分け、各サブフレーム間で少なくも1回の書き込み期間を設ける。第1フレームではサブフレームFr11にて、負極性で赤の表示映像に対応した映像信号を画素に書き込む。ただし、液晶層自体が発光するわけではないため、赤色のバックライトを点灯する必要がある。また、Fr11内で複数回の書き込み期間を設けた場合には、その都度同じ映像信号を書き込むとよい。同様にFr12では、負極性で緑の表示映像に対応した映像信号を書き込み、緑色のバックライトを点灯させる。Fr13では、少なくとも2回の書き込み期間を設け、負極性で青の表示映像に対応した映像信号の書き込みと、正極性の非映像信号の書き込みを順に行う。第2フレームでは、正極性で赤・緑・青表示に対応した映像信号の書き込みを順次行い、非映像信号の書き込みは行わない。
【００６５】
以上のような駆動方法を行うことで、複数フレームに1回非映像信号が画素に書き込まれるため、より明るい映像表示が可能である。
【００６６】
なお、図11ではFr13にて非映像信号の書き込みを行ったが、Fr13やFr21のように映像信号の極性が負から正へと変化するときに行うと正の映像信号の書き込みが容易となる。
【００６７】
さらに、フレーム内での表示色は赤・緑・青の順である必要はないが、映像信号を同極性とすることで書き込み不足を抑制することができるため、表示ムラなどを低減できる。
【００６８】
また、1フレームを6あるいは9など3n（n≧2）のサブフレームにわけ、赤・緑・青に対応する映像信号を複数回ずつ書き込む駆動を行ってもよい。この場合においても、フレームの最終サブフレームもしくは第1サブフレームで映像信号と非映像信号の書き込みを行えばよい。
【００６９】
（実施形態４）
図12は本発明の第4の実施形態を示し、1フレームを4つのサブフレームに分割したときに、2フレームに1回非映像信号を書き込むときの駆動方法を模式的に表したものである。
【００７０】
図12において、図11と同一符号のものは同一の部分を指し、Fr14・Fr24は第1フレームまたは第2フレームの第4サブフレームである。
【００７１】
本実施形態における駆動方法は以下の通りである。Fr1のサブフレームFr11において、負極性で赤の表示に対応した映像信号を画素に書き込み、赤色のバックライトを点灯させる。以下、負極性で緑・青表示に対応した映像信号の書き込みをFr12・Fr13で行う。Fr14では、負極性で白表示に対応した映像信号を書き込んだ後、非映像信号を書き込む。第2フレームでは、Fr21〜Fr24の各サブフレームにて赤・緑・青・白の各色表示に対応した映像信号の書き込みを行う。
【００７２】
以上のような駆動方法を行うことによって、複数フレームに1回非映像信号が画素に書き込まれるため、より明るい映像表示が可能である。
【００７３】
なお、図12では各フレームの最終サブフレームで白表示に対応した映像信号の書き込みを行ったが、第1サブフレームでこれを行ってもよく、この場合には正極性の映像信号を書き込む前に正極性の非映像信号を書き込むとよい。
【００７４】
また、本実施形態では1フレームを4サブフレームに分割するときについて述べたが、8あるいは12サブフレームなど4n（n≧2）のサブフレームに分け、赤・緑・青および白表示に対応する映像信号を複数回ずつ書き込む駆動を行ってもよい。この場合においても、負極性の白表示に対応した映像信号を書き込んだ後、もしくは正極性の白表示に対応した映像信号を書き込む前に非映像信号を書き込むとよい。
【００７５】
（実施形態５）
図13は本発明の第5の実施形態を示しており、同一ソース線に接続された複数の画素に非映像信号を書き込む時の駆動波形である。図13において図1と同一符号は同一である部分を指す。
【００７６】
第1の実施形態でゲート線Lg1，Lg2を走査した後で別のゲート線を走査し、非映像信号を書き込んだが、本実施形態ではゲート線Lg1〜Lg4までを走査した後に異なるゲート線を走査し非映像信号を書き込むものである。すなわち、図13のようにLg1〜Lg4を順次走査し映像信号を書き込む。ただし、本実施形態においてはLg1，Lg2の走査時では負の画素充電をし、Lg3，Lg4の走査時では正の画素充電を行う。Lg4走査後は、Lg1〜Lg4ではない2本のゲート線を走査し非映像信号を書き込んだ後に、Lg5〜Lg8を同様に走査していく。ゲート線Lg4k（kは1≦4k≦nである自然数）まで走査が終了した後、ゲート線Lg1，Lg2を同時に走査し非映像信号を書き込む。第2フレームにおいても同様の走査を順次行い、ゲート線Lg4kの走査後Lg3，Lg4の走査を同時に走査し非映像信号を書き込む。
【００７７】
本実施形態の駆動方法によると、2フレームに1回非映像信号を書き込むことでより高輝度の映像表示が可能であり、非映像信号の書き込みを含めて5走査期間で4本のゲート線を走査することができるため、高解像度のパネルや高周波数でのパネル駆動を行うときに1走査期間を長くすることができる。本実施形態では同一ソース線に接続された連続の2つの画素に同時に非映像信号を書き込む例を示したが、必ずしも連続している必要はなく、例えばLg1とLg3，Lg2とLg4などの組み合わせでもよい。
【００７８】
また、同一ソース線に接続された3つ以上の画素に同時に非映像信号を書き込むことも可能であるが、画素数を多くすると非映像信号が書き込まれている割合が画素によって異なってくるため、輝度ムラが発生する。この輝度ムラは、VGA（Video Graphics Array：ブランキングを含めて走査線数525本）であれば、画素数が5以上で認識され始めることが発明者らの実験により明らかにされていることから、同時に非映像信号を書き込む画素数は4以下とすることが望ましい。さらに、実施形態1で述べたように、3フレーム以上に1回非映像信号を書き込むことも可能である。
【００７９】
（実施形態６）
図14は本発明の第6の実施形態を示すものである。
【００８０】
図１４(a)はOCB液晶の透過率−印加電圧（T-V）特性を表しており、Vsはある画素に書き込まれる映像信号電圧、TはVsが書き込まれたときのパネル透過率、Vbは非映像信号電圧（＝黒表示電圧）、TbはVbが書き込まれたときの透過率（＝黒表示での透過率），xは１フレーム期間内で非映像信号が書き込まれる割合（0≦x≦1）を示している。
【００８１】
本実施形態の特徴は、非映像信号が書き込まれる画素の映像信号を、本来書き込まれる電圧から変えることによって、非映像信号が書き込まれるフレームと書き込まれないフレームで輝度が変わらない、もしくは輝度の変化が微小となるようにすることにある。
【００８２】
図14(b)は非映像信号が書き込まない1フレームでのゲート信号Vg・ソース信号Vs・パネル透過率Tを表している。ただし、Vsは図の簡略化のため上記フレームでは不変とした。このフレームでは、ゲートオン期間内で画素にソース電圧Vsが書き込まれ、スイッチング素子のリークや液晶層の保持率などを無視すると、次のフレームまで電圧Vsを保持する。この間のパネル透過率はTで一定であるため、パネルの輝度Lは次式のように透過率Tとフレーム期間Frの積に比例する。
【００８３】
【数２】
一方、図14(c)は非映像信号を書き込む1フレームでのVg・VsならびにTを表しているが、このフレームにおいて画素に図(b)と同様の映像信号電圧Vsを画素に書き込むとパネルの輝度L'は
【００８５】
【数３】
と表される。このLをL'とを比較すると、Tbが黒表示での透過率であることから、T≧Tbであるため、x≠0である限りL>L'、すなわちフレームによって輝度が異なる。そこで図(d)のように、非映像信号を書き込むときの映像信号電圧Vs'を
【００８７】
【数４】
あるいは、
【００８９】
【数５】
を満足するような透過率Ｔ'を得る信号電圧Vs'とすることでフレームによる輝度差がない、あるいは微小にすることができ、毎フレームで比映像信号を書き込まなくともより明るい良好な映像表示が可能となる。
【００９１】
（実施形態７）
図15は本発明の第7の実施形態を示すものである。
【００９２】
図15において、Fr1,Fr2はそれぞれ、非映像信号が書き込まれないフレームの時間，非映像信号が書き込まれるフレームの時間である。また、Vsはある画素に書き込まれる映像信号電圧、TはVsが書き込まれたときのパネル透過率、Vbは非映像信号電圧（＝黒表示電圧）、TbはVbが書き込まれたときの透過率（＝黒表示での透過率），xは1フレーム期間内で非映像信号が書き込まれる割合（0≦x≦1）を示している。
【００９３】
本実施形態の特徴は、Fr1≠Fr2とすることで非映像信号を書き込むフレームと書き込まないフレームで輝度が異ならない点にある。非映像信号を書き込まないFr1においては液晶印加電圧は常にVsであるため、この期間内におけるパネル輝度Lは（数式2）で表される。一方、非映像信号が書き込まれるフレームにおけるパネル輝度L'は、
【００９４】
【数６】
であるから、L=L'を満足するようにFr1,Fr2を設定すればよい。なお、Fr1+Fr2が本来の2フレーム分の時間（フレーム周波数が60Hzであれば、約33.3msec）となるようにすべきことは言うまでもない。
【００９６】
さらに、非映像信号が黒表示電圧であって、[白表示での輝度]/[黒表示での輝度]で定義されるパネルのコントラストが高い場合には、Tb=0とみなして、
【００９７】
【数７】
としてもよい。
【００９９】
（実施形態８）
図16は本発明の第8の実施形態を示すものである。
【０１００】
図16(a)は1画素を模式的にあらわした図であり、Lgkはk本目のゲート線，Lsはソース線，Lstkは共通線，Clcは液晶容量，Cstは蓄積容量，Vcomは対抗電極の電圧である。図16(b)は図16(a)の画素に対する駆動波形を示しており、VgkはLgkに印加されるゲート信号，Vstは共通線の電圧，Vlcは液晶印加電圧，Tはパネル透過率の変化を示している。
【０１０１】
本実施形態の特徴は、画素に非映像信号を書き込む前に共通線の電圧を変化させておき、書き込み終了後に本来の電圧へ戻す点である。このような駆動方法によると、液晶印加電圧Vlcを非映像信号の書き込みによってVbまで充電した後に、蓄積容量と液晶容量との容量結合によってVlcを変化させることができる。共通線の電圧変化をΔVstとすると容量結合によるVlcの変化ΔVlcは、
【０１０２】
【数８】
と表せ、このΔVlcによって液晶層に非映像信号電圧以上の電圧を印加することができる。
【０１０４】
本実施形態による駆動方法を行うことで、非映像信号の電圧をソースドライバにより制限されるレベルよりも高くすることができる。非映像信号電圧が高い場合には、逆転移を防止するための非映像信号保持時間を短くすることができるため、より明るい映像表示が可能となる。
【０１０５】
また、蓄積容量Cstを画素電極と共通線によって形成したが、必ずしもこの組み合わせにする必要はなく、図16(a)において蓄積容量Cstを形成する導電層を画素電極とk-1本目のゲート線Lgk-1としてもよい。このような画素構成における駆動波形を図16(c)に示す。Vgk-1はk-1本目のゲート線に印加されるゲート信号である。この場合、Lgkに接続される画素に非映像信号を書き込む前に、Lgk-1のゲート信号を本来のオフ電圧VgoffからΔVgだけずらし、非映像信号を書き込んだ後Vgk-1をVgoffへ戻す駆動を行う。このような駆動方法を行うことにより液晶印加電圧Vlcは非映像信号Vbから
【０１０６】
【数９】
だけ変化する。従って、より高電圧の非映像信号を書き込むことができ、非映像信号の書き込み時間を短くすることでより明るい映像表示が可能である。
【０１０８】
（実施形態９）
図17は本発明の第9の実施形態を示すものである。
【０１０９】
図17(a)は1画素を模式的にあらわした図であり、Lgkはk本目のゲート線，Lsはソース線，Lstkは共通線，Clcは液晶容量，Cstは蓄積容量，Vcomは対抗電極の電圧である。図17(b)は図17(a)の画素に対する駆動波形を示しており、VgはLgkに印加されるゲート信号，Vstは共通線の電圧，Vlcは液晶印加電圧，Tはパネル透過率の変化を示している。
【０１１０】
本実施形態の特徴は、液晶印加電圧の保持期間にVstを変化させ、蓄積容量Cstを介してVstの電圧変化を液晶印加電圧に重畳させることである。このような駆動方法によると、各画素に接続されているTFTを動作させることなく液晶印加電圧を一時的に変化させることができ、非映像信号を書き込むことができる。このとき、液晶印加電圧に重畳される電圧ΔVlcは（数式8）で表すことができ、上記画素に書き込まれた映像信号レベルをVsとすると、Vs+ΔVlcがある電圧よりも高電圧であれば、OCB液晶は逆転移を起こさない。
【０１１１】
また、蓄積容量Cstを画素電極と共通線によって形成したが、必ずしもこの組み合わせによる必要はなく、図17(a)においてCstを形成する導電層を画素電極とゲート線Lgk-1としてもよい。このような画素構成における駆動波形を図17 (c)に示しており、Vgkはk本目のゲート線に印加されるゲート信号，Vgk-1はk-1本目のゲート線に印加されるゲート信号で、Vst，Vlcは前述のとおりである。この場合、上記画素に非映像信号を書き込むときには、k-1本目のゲート電圧をΔVgだけ変化させる。このとき、液晶印加電圧に重畳される電圧ΔVlcは（数式9）で表され、この電圧が重畳されている間の液晶印加電圧がある電圧よりも高電圧であれば、OCB液晶が逆転移を起こさない。
【０１１２】
（実施形態１０）
図18は本発明の第10の実施形態を示しており、2フレームに1回非映像信号を書き込むときの駆動波形図である。
【０１１３】
図18において、図1と同一符号のものは同一の部分を指す。本実施形態における特徴は、1フレーム期間内において、2回ゲート線を選択し画素に2回の信号書き込みを行うことである。このとき、非映像信号を書き込まないフレームでは、1度映像信号を書き込んだ後、2度目のゲート選択時で1度目のゲート選択時と同一の映像信号を書き込む。非映像信号を書き込むフレームでは、2度のゲート選択のうち一方で映像信号を、他方の選択時に非映像信号を書き込めばよい。このような駆動方法を行うことにより毎フレームで非映像信号を書き込む駆動方法に比べて、より明るい映像表示を行うことができる。
【０１１４】
なお、図18では非映像信号を書き込まないフレームでの映像信号の極性が同極性となっているが、同一の階調レベルが表示されような逆極性の映像信号であってもよい。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置の駆動方法によれば、逆転移防止のために非映像信号を書き込んでも、非映像信号による輝度低下を抑制することができ、より明るい映像表示が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施形態を示す駆動波形図
【図２】液晶層の光学応答を示す図
【図３】従来の駆動方法を本発明の第1の実施形態に応用した駆動方法を示す駆動波形図
【図４】本発明の第1の実施形態でフレーム毎に走査順を変えた時の駆動波形図
【図５】温度センサを有する液晶表示装置を示す模式図
【図６】本発明の第2の実施形態を示す液晶表示装置の模式図
【図７】本発明の第2の実施形態で3フレームに1回非映像信号を書き込むときの液晶表示装置の模式図
【図８】本発明の第2の実施形態において非映像信号を書き込む画素の配置が列方向である場合の液晶表示装置の模式図
【図９】本発明の第2の実施形態において非映像信号を書き込む画素の配置がモザイク状である場合の液晶表示装置の模式図
【図１０】本発明の第2の実施形態において1フレームで全画素に非映像信号を書き込む場合の液晶表示装置の模式図
【図１１】本発明の第3の実施形態を示す駆動模式図
【図１２】本発明の第4の実施形態を示す駆動模式図
【図１３】本発明の第5の実施形態を示す駆動波形図
【図１４】本発明の第6の実施形態を示す駆動波形図
【図１５】本発明の第7の実施形態を示す駆動波形図
【図１６】本発明の第8の実施形態を示す駆動波形図
【図１７】本発明の第9の実施形態を示す駆動波形図
【図１８】本発明の第10の実施形態を示す駆動波形図
【図１９】一般的な液晶表示装置を示す模式図
【図２０】従来の映像信号と非映像信号を書き込む駆動方法を示す駆動波形図
【符号の説明】
1 表示領域
2 ソースドライバ
3 ゲートドライバ
4 共通線ドライバ
5 コントローラ
6 スイッチング素子（薄膜トランジスタ：TFT）
7 温度センサ
11 画素領域
Cst 蓄積容量
Clc 液晶容量
Lg1〜Lgn ゲート線
Ls1〜Lsm ソース線
Lst1〜Lstn 共通線
Com 対向電極
Fr,Fr1〜Fr3 フレーム期間
Vg,Vg1〜Vgn ゲート信号
Vs ソース信号
Vsb(+),Vsb(-) 非映像信号（黒レベルのソース信号）
Vsc ソース信号の中央値
Vlc 液晶印加電圧
Vst 共通信号
Vcom 対向電圧
T,T',Tb 液晶表示装置の透過率
L,L',L'' 液晶表示装置の輝度
Claims (6)
- 逆転移を防止するための非映像信号が書き込まれる、ＯＣＢ液晶を用いた液晶表示装置の駆動方法であって、
画面を構成する複数の画素に対し 1 フレームを３× n もしくは４× n （ n は自然数）個のいずれか一方のサブフレームに分けるとともに、各サブフレームで少なくとも１回ゲート信号を出力し書き込み期間を設けるゲート駆動ステップと、
前記書き込み期間に割り当てられた映像信号と非映像信号とを含むように構成されたソース信号を出力するソース駆動ステップとからなり、
前記各画素に対して、
前記映像信号の書き込みをサブフレーム毎に行い、
前記非映像信号の書き込みを複数フレーム毎に行うことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。 - ｍを 2 以上の自然数とし、ｍフレーム毎に非映像信号を前記画素に書き込むとき、
ゲート線もしくはソース線方向で連続するｍ個の画素に対して、
1 フレームに１画素ずつ非映像信号を書き込むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法。 - ｍを 2 以上の自然数とし、ｍフレーム毎に非映像信号を前記画素に書き込むとき、
連続するｍ本のソース線もしくはゲート線のうち、
１フレームに１本ずつの上記ソース線もしくはゲート線に接続されている全画素に対して非映像信号を書き込むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 逆転移を防止するための非映像信号が書き込まれる、ＯＣＢ液晶を用いた液晶表示装置であって、
画面を構成する複数の画素が形成された液晶表示素子と、
前記各画素に対し１フレームを３× n もしくは４×ｎ（ n は自然数）個のいずれか一方のサブフレームに分けるとともに、各サブフレームで少なくとも１回ゲート信号を出力し書き込み期間を設けるゲート駆動手段と、
前記書き込み期間に割り当てられた映像信号と非映像信号とを含むように構成されたソース信号を出力するソース駆動手段とを備え、
前記各画素に対して、
前記映像信号の書き込みをサブフレーム毎に行い、
前記非映像信号の書き込みを複数フレーム毎に行うことを特徴とする液晶表示装置。 - ｍを２以上の自然数とし、ｍフレームに１回非映像信号を前記画素に書き込むとき、
ゲート線もしくはソース線方向で連続するｍ個の画素に対して、
１フレームに１画素ずつ非映像信号を書き込むことを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。 - ｍを２以上の自然数とし、ｍフレームに１回非映像信号を前記画素に書き込むとき、
連続するｍ本のソース線もしくはゲート線のうち、
１フレームに１本ずつの上記ソース線もしくはゲート線に接続されている全画素に対して非映像信号を書き込む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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