JP4029053B2

JP4029053B2 - Liquid crystal display

Info

Publication number: JP4029053B2
Application number: JP2003025635A
Authority: JP
Inventors: 将樹清水
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2023-02-03
Also published as: JP2004233932A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルを用いて画像を表示する液晶表示装置に関し、特にインパルス型表示に近づけることにより、動画表示の際に生じる動きぼけを防止することが可能な液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高精細、低消費電力、省スペースを実現できる液晶表示装置（ＬＣＤ）等のフラットパネル型表示装置（ＦＰＤ）が盛んに開発されてきており、その中でも特にコンピュータ表示装置やテレビジョン表示装置等の用途へのＬＣＤの普及は目覚しいものがある。しかしながら、このような用途に従来から主として用いられてきた陰極線管（ＣＲＴ）表示装置に対して、ＬＣＤにおいては、動きのある画像を表示した場合に、観視者には動き部分の輪郭がぼけて知覚されてしまうという、いわゆる「動きぼけ」の欠点が指摘されている。
【０００３】
動画表示における動きぼけが液晶の光学応答時間の遅れ以外に、例えば特開平９−３２５７１５号公報に記載されているように、ＬＣＤの表示方式そのものにも起因するという指摘がなされている。電子ビームを走査して蛍光体を発光させて表示を行うＣＲＴ表示装置においては、各画素の発光は蛍光体の若干の残光はあるものの概ねインパルス状となる、いわゆるインパルス型表示方式となっている。
【０００４】
これに対して、ＬＣＤ表示装置においては、液晶に電界を印加することにより蓄えられた電荷が次に電界を印加するまで比較的高い割合で保持されるため（特にＴＦＴＬＣＤにおいては、画素を構成するドット毎にＴＦＴスイッチが設けられており、さらに通常は各画素毎に補助容量が設けられているので蓄えられた電荷の保持能力がきわめて高い）、液晶画素が次のフレームの画像情報に基づく電界印加により書き換えられるまで発光し続けるという、いわゆるホールド型表示方式である。
【０００５】
このような、ホールド型表示装置においては、画像表示光のインパルス応答が時間的な広がりを持つため、時間周波数特性が劣化して、それに伴い空間周波数特性も低下し、観視画像のぼけが生じる。そこで、例えば特開平９−１２７９１７号公報、特開平１１−１０９９２１号公報には、入力画像信号の１フレーム期間内において映像信号と黒信号とを繰り返し液晶表示パネルに書き込むことにより、ある映像信号のフレームを走査してから次のフレームを走査するまで、画素の発光時間（画像表示期間）を短縮して、擬似的なインパルス型表示を実現する、所謂黒書込型の液晶表示装置が提案されている。
【０００６】
これは、液晶表示パネルの各走査線を画像表示のために選択する以外に、黒表示のために再度選択するとともに、それに応じて入力画像信号及び黒表示信号をデータ線へ供給するという一連の動作を１フレーム周期で行うことで、図１５に示すように、あるフレーム画像表示と次のフレーム画像表示との間に黒信号を表示する期間（黒表示期間）を発生させるものである。
【０００７】
すなわち、液晶表示パネルの走査線（ゲート線）Ｙ1〜Ｙ480は、図１６に示すように、１フレーム周期中において画像信号を画素セルに書き込むために、タイミングを少しずらして順次立ち上げられる。４８０本すべてのゲート線を立ち上げて、画像信号を画素セルに書き込むことで１フレーム周期が終了する。このとき、画像信号の書き込みのための立ち上げから、１／２フレーム周期程遅れて、ゲート線Ｙ1〜Ｙ480を再度立ち上げて、各画素セルにデータ線Ｘを介して黒を表示する電位を供給する。これにより、各画素セルは黒表示状態となる。
【０００８】
すなわち、各ゲート線Ｙは、１フレーム周期において、異なる期間で２回高レベルとなる。１回目の選択により画素セルは一定期間画像データを表示し、それに続く２回目の選択で、画素セルは強制的に黒表示を行う。このように、１フレーム期間内に画像表示期間と黒表示期間とを設けることによって、擬似的にホールド型駆動の表示状態からＣＲＴのようなインパルス型駆動の表示に近づけることができ、動画表示の際に生じる動きぼけによる画質劣化を改善することが可能となる。
【０００９】
また、上述のような黒書込型の液晶表示装置においては、黒表示信号を書き込むための各ゲート線Ｙの立ち上げタイミングを調整することで、簡単に１フレーム期間内における黒表示期間の割合を可変することができる反面、同一タイミングで異なる複数の走査線を選択して、それぞれに画像信号と黒表示信号を書き込むために、液晶表示パネルの電極駆動部（ゲートドライバ、ソースドライバ）の構成が複雑となる。
【００１０】
そこで、例えば特開２００２−２１５１１１号公報には、入力画像信号のフレーム周波数を高周波数に変換することにより、電極駆動部（ゲートドライバ、ソースドライバ）を複雑化することなく、簡単な構成にて、画像信号と黒表示信号とを１フレーム期間内で液晶表示パネルに書き込むことが可能な黒書込型の液晶表示装置が開示されている。このような従来の液晶表示装置について、図１７乃至図１９とともに説明する。
【００１１】
図１７において、１は入力画像信号（ここでは、60Hzのプログレッシブスキャン信号）から垂直／水平同期信号を抽出する同期抽出部、２は該同期抽出部１で抽出された垂直／水平同期信号に基づいて、各部の動作制御を行う制御ＣＰＵ、３は該制御ＣＰＵ２からの制御信号に基づいて、入力画像信号のフレーム周波数を３倍（180Hz）に変換するフレーム周波数変換部、４は該フレーム周波数変換部３でフレーム周波数変換された画像信号と黒レベル固定の黒表示信号とを、制御ＣＰＵ２からの制御信号に基づいて切替出力する信号切替部である。
【００１２】
また、５は信号切替部４より出力された画像表示信号と黒表示信号とに基づいて、アクティブマトリクス型の液晶表示パネル６を３倍速駆動表示する電極駆動部、７は液晶表示パネル６の裏面に配置された直下型又はサイド照射型の蛍光灯ランプ、ＬＥＤ光源等からなるバックライト光源８を連続点灯駆動する光源駆動部である。
【００１３】
ここで、フレーム周波数変換部３は、フレームメモリを備えたものであり、入力画像信号の１フレーム分の画像をフレームメモリに記憶した後、制御ＣＰＵ２からの制御信号に基づいて、図１８（ｂ）に示すように、３倍のフレーム周波数（180Hz）で画像信号を３回繰り返し読み出すことで、液晶表示パネル６に対するフレーム表示周期（垂直表示周期）が1/180秒（5.6msec）に時間軸圧縮された画像信号を出力する。
【００１４】
また、信号切替部４は、制御ＣＰＵ２からの制御信号に基づいて、図１８（ｃ）に示すように、入力画像信号の１フレーム期間（16.7msec）内における第１の垂直表示期間で画像信号を選択出力するとともに、第２、第３の垂直表示期間で黒表示信号を選択出力することにより、入力画像信号の１フレーム期間（16.7msec）内で垂直表示期間が１／３に時間軸圧縮された画像信号に続けて黒表示信号を挿入して出力することが可能となっている。
【００１５】
そして、電極駆動部５は、図１９（ａ）に示すように、入力画像信号の１フレーム期間（16.7msec）内における第１の垂直走査期間で液晶表示パネル６の全画面に対して画像信号の書込走査を行うとともに、第２、第３の垂直走査期間で液晶表示パネル６の全画面に対して黒表示信号の書込走査を繰り返し行う。これによって、画像表示期間を入力画像信号の１／３フレーム期間（＝5.6msec）に短縮して、擬似的なインパルス型表示を実現することが可能となり、動きぼけによる動画表示品位の低下を防ぐことができる。
【００１６】
【特許文献１】
特開平９−３２５７１５号公報
【特許文献２】
特開平９−１２７９１７号公報
【特許文献３】
特開平１１−１０９９２１号公報
【特許文献４】
特開２００２−２１５１１１号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の黒書込型の液晶表示装置においては、入力画像信号のフレーム周波数をＮ倍に変換して、液晶表示パネルに対する垂直表示周期が１／Ｎ倍に時間軸圧縮された画像信号を繰り返し出力するとともに、垂直表示期間単位で画像信号と黒表示信号とを切替出力しているため、画像表示期間にある発光画素数が時間軸上で異なり、例えば全画面が白階調レベルの画像を表示した場合、図１９（ｂ）に示すように、液晶表示パネルの全画面における明るさ（画面輝度）が時間軸上で大きく変動して、不自然な画像表示となるとともに、ちらつきの発生による画質劣化を招来するという問題があった。
【００１８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、液晶表示パネルの画面輝度を時間軸上で平均化するように、表示すべき画像信号と黒表示信号とを１フレーム周期で液晶表示パネルに書き込むことにより、動画像の表示画質を向上させることが可能な液晶表示装置を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本願の第１の発明は、入力画像信号の１フレーム期間内において、表示すべき画像信号と黒表示信号とを液晶表示パネルに書き込むことにより、動画表示の際に生じる動きぼけを防止する液晶表示装置であって、前記入力画像信号のフレーム周波数をＮ倍（Ｎ＝２以上の自然数）に変換して、前記液晶表示パネルに対する垂直表示周期が１／Ｎ倍に時間軸圧縮された画像信号を繰り返し出力するフレーム周波数変換手段と、前記時間軸圧縮された画像信号の各々に対して、黒表示信号を挿入する黒挿入手段とを備え、前記黒挿入手段が、前記入力画像信号の１フレーム期間をＮ×（Ｎ＋１）に分割した期間のうち、Ｎ×ｎ番目（ｎ＝Ｎ＋１以下の自然数）の期間に、前記画像信号を出力するとともに、それ以外の期間に前記黒表示信号を出力することを特徴とする。
【００２０】
本願の第２の発明は、前記第１の発明において、前記液晶表示パネルを垂直方向に分割してなるＮ＋１の各画面領域に対する、バックライト光源の点灯／消灯を制御する光源駆動手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
本願の第３の発明は、前記第１の発明において、前記液晶表示パネルを垂直方向に分割してなるＮ＋１の各画面領域に対する、バックライト光の透過／遮光を切り替える光学シャッター手段を備えたことを特徴とする。
【００２２】
本願の第４の発明は、前記第３の発明において、前記光学シャッター手段が、遮光状態時に前記バックライト光の少なくとも一部をバックライト光源側に反射するものであることを特徴とする。
【００２３】
本発明の液晶表示装置によれば、入力画像信号のフレーム周波数をＮ倍（Ｎ＝２以上の自然数）に変換して、液晶表示パネルに対する垂直表示周期が１／Ｎ倍に時間軸圧縮された画像信号を繰り返し出力するとともに、前記入力画像信号の１フレーム期間をＮ×（Ｎ＋１）に分割した期間のうち、Ｎ×ｎ番目（ｎ＝Ｎ＋１以下の自然数）の期間に、前記画像信号を出力するとともに、それ以外の期間に前記黒表示信号を出力して、液晶表示パネルをＮ倍速駆動表示しているので、液晶表示パネルの画面輝度の変動を抑制することが可能となり、ちらつきの発生による画質劣化を防止して、高画質の画像表示を実現することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について、図１乃至図３とともに詳細に説明するが、上述の従来例と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図１は本実施形態の液晶表示装置における要部概略構成を示す機能ブロック図、図２は本実施形態の液晶表示装置における各部動作を説明するためタイミングチャート、図３は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図である。
【００２５】
本実施形態の液晶表示装置は、図１に示すように、制御ＣＰＵ１２からの制御信号に基づいて、入力画像信号（ここでは、60Hzのプログレッシブスキャン信号）のフレーム周波数を２倍（120Hz）に変換するフレーム周波数変換部１３と、該フレーム周波数変換部１３でフレーム周波数変換された画像信号と黒レベル固定の黒表示信号とを、制御ＣＰＵ１２からの制御信号に基づいて切替出力する信号切替部（黒挿入手段）１４とを備えている。
【００２６】
ここで、フレーム周波数変換部１３は、フレームメモリを備えたものであり、入力画像信号の１フレーム分の画像をフレームメモリに記憶した後、制御ＣＰＵ１２からの制御信号に基づいて、図２（ｂ）に示すように、２倍のフレーム周波数（120Hz）で画像信号を２回繰り返し読み出すことで、液晶表示パネル６に対するフレーム表示周期（垂直表示周期）が1/120秒（8.3msec）に時間軸圧縮された画像信号を連続して出力する。
【００２７】
また、信号切替部１４は、制御ＣＰＵ１２からの制御信号に基づいて、図２（ｃ）に示すように、入力画像信号の１フレーム期間（16.7msec）を均等に６分割した期間のうち、２，４，６番目の期間に、前記画像信号を選択するとともに、それ以外の１，３，５番目の期間に前記黒表示信号を選択することにより、１フレーム期間（16.7msec）内で２回繰り返し出力される画像信号に対し、３／６の期間で黒表示信号を挿入して出力することが可能となっている。
【００２８】
電極駆動部５は、図３（ａ）に示すように、各垂直表示期間の画像信号及び黒表示信号を、液晶表示パネル６の画面全体に対して１垂直走査期間（１／２フレーム期間＝8.3msec）内で書込走査する。すなわち、入力画像信号の１フレーム期間（16.7msec）内で液晶表示パネル６の画面全体を２回走査して画像表示を行う。
【００２９】
このとき、第１の垂直走査期間において、液晶表示パネル６を垂直方向に３分割してなる画面上部領域▲１▼及び画面下部領域▲３▼に黒表示信号を書き込むとともに、画面中央部領域▲２▼に画像表示信号を書き込む。また、第２の垂直走査期間において、液晶表示パネル６の画面上部領域▲１▼及び画面下部領域▲３▼に画像表示信号を書き込むとともに、画面中央部領域▲２▼に黒表示信号を書き込む。
【００３０】
これにより、各画素の発光期間（画像表示期間）を入力画像信号の１／２フレーム期間（8.3msec）に短縮して、擬似的なインパルス型表示を実現することが可能となり、動きぼけによる動画表示品位の低下を防ぐことができる。さらに、例えば全画面が白階調レベルの画像を表示した場合であっても、図３（ｂ）に示すように、液晶表示パネルの全画面における明るさ（画面輝度）の変動を抑えて時間軸上で平均化することが可能であり、ちらつきの発生を抑制して高品位な画像表示を実現することができる。
【００３１】
尚、上記実施形態において、画像表示期間の短縮に伴い、バックライト光源８の発光輝度（バックライト輝度）を増大するように、制御ＣＰＵ１２が光源駆動部７を制御することで、入力画像信号に対する表示輝度（ピーク輝度）を向上させることが可能である。
【００３２】
また、上記実施形態においては、入力画像信号のフレーム周波数を２倍に変換するものについて説明したが、本発明はこれに限らず、入力画像信号のフレーム周波数をＮ倍（Ｎ＝２以上の自然数）に変換して、液晶表示パネルに対する垂直表示周期が１／Ｎ倍に時間軸圧縮された画像信号を繰り返し出力するとともに、前記入力画像信号の１フレーム期間をＮ×（Ｎ＋１）に分割した期間のうち、Ｎ×ｎ番目（ｎ＝Ｎ＋１以下の自然数）の期間に、前記画像信号を出力するとともに、それ以外の期間に前記黒表示信号を出力することで、前記液晶表示パネルをＮ倍速駆動表示するように構成すれば良い。ここで、Ｎの値が大きいほど、ＣＲＴのように良好なインパルス型表示が可能となる。
【００３３】
本発明の第２の実施形態として、例えばＮ＝３とした場合について、図４乃至図６とともに詳細に説明するが、上述した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図４は本実施形態の液晶表示装置における要部概略構成を示す機能ブロック図、図５は本実施形態の液晶表示装置における各部動作を説明するためタイミングチャート、図６は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図である。
【００３４】
本実施形態の液晶表示装置は、図４に示すように、制御ＣＰＵ２２からの制御信号に基づいて、入力画像信号（ここでは、60Hzのプログレッシブスキャン信号）のフレーム周波数を３倍（180Hz）に変換するフレーム周波数変換部２３と、該フレーム周波数変換部２３でフレーム周波数変換された画像信号と黒レベル固定の黒表示信号とを、制御ＣＰＵ２２からの制御信号に基づいて切替出力する信号切替部（黒挿入手段）２４とを備えている。
【００３５】
ここで、フレーム周波数変換部２３は、フレームメモリを備えたものであり、入力画像信号の１フレーム分の画像をフレームメモリに記憶した後、制御ＣＰＵ２２からの制御信号に基づいて、図５（ｂ）に示すように、３倍のフレーム周波数（180Hz）で画像信号を３回繰り返し読み出すことで、液晶表示パネル６に対するフレーム表示周期（垂直表示周期）が1/180秒（5.6
msec）に時間軸圧縮された画像信号を連続して出力する。
【００３６】
また、信号切替部２４は、制御ＣＰＵ２２からの制御信号に基づいて、図５（ｃ）に示すように、入力画像信号の１フレーム期間（16.7msec）を均等に１２分割した期間のうち、３，６，９，１２番目の期間に、前記画像信号を選択するとともに、それ以外の１，２，４，５，７，８，１０，１１番目の期間に前記黒表示信号を選択することによって、１フレーム期間（16.7msec）内で３回繰り返し出力される画像信号に対し、８／１２の期間で黒表示信号を挿入して出力することが可能となっている。
【００３７】
電極駆動部５は、図６（ａ）に示すように、各垂直表示期間の画像信号及び黒表示信号を、液晶表示パネル６の画面全体に対して１垂直走査期間（１／３フレーム期間＝5.6msec）内で書込走査する。すなわち、入力画像信号の１フレーム期間（16.7msec）内で液晶表示パネル６の画面全体を３回走査して画像表示を行う。
【００３８】
このとき、第１の垂直走査期間において、液晶表示パネル６を垂直方向に４分割してなる画面上部領域▲１▼，▲２▼及び最下部領域▲４▼に黒表示信号を書き込むとともに、画面中央下部領域▲３▼に画像表示信号を書き込む。また、第２の垂直走査期間において、液晶表示パネル６の画面最上部領域▲１▼及び画面下部領域▲３▼，▲４▼に黒表示信号を書き込むとともに、画面中央上部領域▲２▼に画像表示信号を書き込む。さらに、第３の垂直走査期間において、液晶表示パネル６の画面最上部領域▲１▼及び画面最下部領域▲４▼に画像表示信号を書き込むとともに、画面中央部領域▲２▼に黒表示信号を書き込む。
【００３９】
これにより、各画素の発光期間（画像表示期間）を入力画像信号の１／３フレーム期間（5.6msec）に短縮して、擬似的なインパルス型表示を実現することが可能となり、動きぼけによる動画表示品位の低下を防ぐことができる。さらに、例えば全画面が白階調レベルの画像を表示した場合であっても、図６（ｂ）に示すように、液晶表示パネルの全画面における明るさ（画面輝度）の変動を抑えて時間軸上で平均化することが可能であり、ちらつきの発生を抑制して高品位な画像表示を実現することができる。
【００４０】
尚、上記実施形態においても、画像表示期間の短縮に伴い、バックライト光源８の発光輝度（バックライト輝度）を増大するように、制御ＣＰＵ２２が光源駆動部７を制御することで、入力画像信号に対する表示輝度（ピーク輝度）を向上させることが可能である。
【００４１】
また、上述した第１、第２の実施形態においては、液晶表示パネル６の裏面に配置された直下型のバックライト光源８を連続点灯（常灯）しているが、液晶表示パネルの分割表示領域に対応する、バックライト光源８の各発光領域を入力画像信号の１フレーム期間内で間欠駆動することにより、消費電力を低減するとともに、さらに時間軸上における画面輝度の変動を抑えることが可能となる。
【００４２】
これについて、本発明の第３実施形態として、図７乃至図９とともに詳細に説明するが、上述した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図７は本実施形態の液晶表示装置における要部概略構成を示す機能ブロック図、図８は本実施形態の液晶表示装置における各部動作を説明するためタイミングチャート、図９は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図である。尚、本実施形態においては、フレーム周波数変換率Ｎ＝２とした場合について説明するが、これに限られないことは、上述したとおり明らかである。
【００４３】
本実施形態の液晶表示装置は、図７に示すように、例えば走査線と平行に配置された複数本の直下型蛍光灯ランプや、複数個の直下型又はサイド照射型のＬＥＤ光源、ＥＬ光源などを用いて構成されたバックライト光源８のうち、所定の本数（個数）を１発光領域とし、制御ＣＰＵ３２からの制御信号に基づき、各発光領域を互いに独立して１フレーム期間内で間欠点灯駆動する光源駆動部３７を備えている。
【００４４】
ここでは、フレーム周波数変換部１３によるフレーム周波数変換率Ｎ＝２であるので、液晶表示パネル６を垂直方向に３分割してなる画面領域▲１▼〜▲３▼にそれぞれ対応して、バックライト光源８を３つの発光領域▲１▼〜▲３▼に分割しており、光源駆動部３７は、図８（ｄ）に示すように、各発光領域▲１▼〜▲３▼が同時に点灯することのないよう、所定のタイミングで各発光領域▲１▼〜▲３▼を点灯／消灯させる。
【００４５】
すなわち、図９（ａ）に示すように、液晶表示パネル６の各分割表示領域▲１▼〜▲３▼における画像表示信号の書き込みを完了した直後に、当該分割表示領域▲１▼〜▲３▼に対応したバックライト光源８の発光領域▲１▼〜▲３▼を点灯させるとともに、液晶表示パネル６の各分割表示領域▲１▼〜▲３▼における黒表示信号の書き込みを開始する直前に、当該分割表示領域▲１▼〜▲３▼に対応したバックライト光源８の発光領域▲１▼〜▲３▼を消灯させるよう、バックライト光源８を駆動制御する。
【００４６】
これによって、各画素の発光期間（画像表示期間）を入力画像信号の１／３フレーム期間（5.6msec）に短縮して、擬似的なインパルス型表示を実現することが可能となり、動きぼけによる動画表示品位の低下を防ぐことができる。また、画像表示期間にある発光画素数を時間軸上で均一化することが可能となり、例えば全画面が白階調レベルの画像を表示した場合であっても、図９（ｂ）に示すように、液晶表示パネルの全画面における明るさ（画面輝度）の変動をなくすことができるので、ちらつきの発生を抑制して高品位な画像表示を実現することが可能となる。さらに、本実施形態の場合、バックライト光源８の消灯による消費電力の低減効果も期待できる。
【００４７】
尚、上記実施形態においても、画像表示期間の短縮に伴い、バックライト光源８の点灯状態における発光輝度（バックライト輝度）を増大するように、制御ＣＰＵ３２が光源駆動部３７を制御することで、入力画像信号に対する表示輝度（ピーク輝度）を向上させることが可能である。
【００４８】
また、上述の第３実施形態では、フレーム周波数変換率Ｎ＝２とした場合について説明したが、Ｎを３以上の任意の自然数としても良い。この場合も、液晶表示パネルを垂直方向に分割してなるＮ＋１の各画面領域に対応する、バックライト光源の発光領域を入力画像信号の１フレーム期間内で点滅駆動することにより、画像表示期間を入力画像信号の１／Ｎ＋１フレーム期間に短縮するとともに、画面輝度の変動をなくすことが可能である。
【００４９】
さらに、上述した第３の実施形態においては、バックライト光源８の各発光領域を点灯／消灯することにより、黒表示期間（画像非表示期間）を発生させているが、バックライト光源そのものは連続点灯（常灯）駆動し、該バックライト光源と液晶表示パネルとの間に、液晶表示パネルの各分割表示領域に対する、バックライト光の透過／遮光を切替可能な光学シャッターを設けて構成しても良い。
【００５０】
これについて、本発明の第４実施形態として、図１０乃至図１４とともに詳細に説明するが、上述した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。ここで、図１０は本実施形態の液晶表示装置における要部概略構成を示す機能ブロック図、図１１は本実施形態の液晶表示装置における光学シャッターを説明するための概略斜視図、図１２は本実施形態の液晶表示装置における各部動作を説明するためタイミングチャートである。
【００５１】
また、図１３は本実施形態の液晶表示装置における光学シャッターの動作原理を説明するための概略側断面図、図１４は本実施形態の液晶表示装置における基本動作原理を説明するための説明図である。尚、本実施形態においては、フレーム周波数変換率Ｎ＝２とした場合について説明するが、これに限られないことは、上述したとおり明らかである。
【００５２】
本実施形態の液晶表示装置は、図１０に示すように、液晶表示パネル６とバックライト光源８との間に、バックライト光の透過／反射の切り替えを行う光学シャッターとして、動的散乱液晶を用いた光学シャッター４４を設けるとともに、この光学シャッター４４の透過／反射の各モードを、液晶表示パネル６の各分割表示領域に対応した領域単位で電気的に切替制御するためのシャッター駆動部４３を備えている。尚、バックライト光源８は光源駆動部７により連続点灯（常灯）駆動されている。
【００５３】
本実施形態における光学シャッター４４は、例えば図１１に示すように、ネマティック液晶が封入されたマイクロカプセルが分散した透明なポリマー・フィルムを２枚の透明導電膜付きポリエステル・フィルムに挟んだ動的散乱液晶シートと、この動的散乱液晶シートの前後に配設されて、特定方向の直線偏光を反射し、それに直交する方向の直線偏光を透過させる２枚の反射型偏光シート（光偏光選択性反射透過シート）とから構成されたものである。
【００５４】
ここでは、フレーム周波数変換部１３によるフレーム周波数変換率Ｎ＝２であるので、図１２（ｄ）に示すように、液晶表示パネル６の分割表示領域▲１▼〜▲３▼にそれぞれ対応した動的散乱液晶シートの各領域▲１▼〜▲３▼毎に任意に電圧の印加が制御されて、バックライト光の透過／反射が切り替えられる。尚、上記印加電圧は交流駆動することにより、液晶材料の寿命劣化を防止することが可能である。
【００５５】
すなわち、この光学シャッター４４は、電圧が印加されていない状態では、棒状の分子として表される液晶がマイクロカプセルの内壁に沿って並ぶため、入射光はポリマーと液晶の屈折率の違い及び液晶の複屈折性によってマイクロカプセルの表面や内部で屈折し散乱する。また、電圧が印加されると、液晶分子が電圧を印加した方向と平行に並ぼうとするため、電極に対して垂直に配列する。このような状態で、屈折率がポリマーのそれと一致する液晶であれば、マイクロカプセルの界面がないのに等しい状態となり、入射光は散乱せずに透過する。
【００５６】
このような動的散乱液晶シートとしては、例えば日本板硝子ウムプロダクツ株式会社製のウムフィルム（商品名）が知られており、このウムフィルムを用いれば、反射（散乱）状態〜透過は約1/1000秒、透過〜反射（散乱）状態は約1/100秒の速さで、所定の領域における透過／反射の各モードを切り替えることが可能となる。尚、通常この種の液晶材料は高熱に弱いため、直接バックライト光源８に接触しない位置（例えばサイド照射型バックライトの場合、導光板の液晶表示パネル側）に配設するのが望ましい。
【００５７】
また、上記動的散乱液晶シートを挟んで液晶バックライト光源８側の反射型偏光シートと液晶表示パネル６側の反射型偏光シートとは、その透過偏光軸方向が互いに平行になるように配設されており、すなわち、動的散乱液晶シートを挟持する２枚の反射型偏光シートはともにＰ偏光を透過してＳ偏光を反射する。このような、偏光透過軸に平行な方向の偏光方向成分の光を透過させ、偏光透過軸に垂直な偏光方向成分の光を反射させる性質を有する反射型偏光シートとしては、例えば、住友スリーエム株式会社製のＤＢＥＦ（製品名）を用いることができる。
【００５８】
次に、本実施形態における光学シャッター４４の動作について説明する。液晶表示パネル６の画像表示領域にバックライト光を照射する場合は、図１３（ａ）に示すように、動的散乱液晶シートに対する電圧の印加をオンして、動的散乱液晶を透過状態とする。従って、バックライト光源８側の反射型偏光シートを透過したＰ偏光を有するバックライト光は、動的散乱液晶をそのまま透過した後、液晶表示パネル６側の反射型偏光シートも透過して、液晶表示パネル６を照射する。
【００５９】
一方、バックライト光源８側の反射型偏光シートで反射したＳ偏光を有するバックライト光は、バックライト光源８の反射板８ａで反射されてＰ偏光となり、バックライト光源８側の反射型偏光シートを透過した後、動的散乱液晶シートに入射する。以上のとおり、この状態においては、バックライト光をほぼ完全に透過して、液晶表示パネル６の画像表示領域に照射することが可能である。
【００６０】
また、液晶表示パネル６の画像非表示領域に対するバックライト光を遮光する場合は、図１３（ｂ）に示すように、動的散乱液晶シートへの電圧の印加をオフして、動的散乱液晶を散乱状態とする。従って、バックライト光源８側の反射型偏光シートを透過したＰ偏光を有するバックライト光は、動的散乱液晶によって円偏光に変換され、そのうちのＳ偏光のみが液晶表示パネル６側の反射型偏光シートを透過するとともに、Ｐ偏光は液晶表示パネル６側の反射型偏光シートで反射されて、動的散乱液晶シートに再入射する。
【００６１】
一方、バックライト光源８側の反射型偏光シートで反射したＳ偏光を有するバックライト光は、バックライト光源８の反射板８ａで反射されてＰ偏光となり、バックライト光源８側の反射型偏光シートを透過した後、動的散乱液晶シートに入射する。以上のとおり、この状態においては、液晶表示パネル６の画像非表示領域に対するバックライト光を低減することが可能である。
【００６２】
また、このとき、液晶表示パネル６の画像非表示領域に対応する反射型偏光シートで反射されたバックライト光は、バックライト光源８に設けられた反射板８ａにより再び反射されて液晶表示パネル６側へ向かうので、液晶表示パネル６の画像表示領域に集光することができる。これによって、バックライト光の利用効率を高めることができ、画像表示領域における画像表示輝度を向上させることが可能となる。
【００６３】
本実施形態の液晶表示装置においては、図１４（ａ）に示すように、液晶表示パネル６の各分割表示領域▲１▼〜▲３▼における画像表示信号の書き込みを完了した直後に、当該分割表示領域▲１▼〜▲３▼に対応した光学シャッター４４の分割領域▲１▼〜▲３▼を透過状態にするとともに、液晶表示パネル６の各分割表示領域▲１▼〜▲３▼における黒表示信号の書き込みを開始する直前に、当該分割表示領域▲１▼〜▲３▼に対応した光学シャッター４４の分割領域▲１▼〜▲３▼を遮光状態にするよう、光学シャッター４４を駆動制御する。
【００６４】
これによって、各画素の発光期間（画像表示期間）を入力画像信号の１／３フレーム期間（5.6msec）に短縮して、擬似的なインパルス型表示を実現することが可能となり、動きぼけによる動画表示品位の低下を防ぐことができる。また、画像表示期間にある発光画素数を時間軸上で略均一化することが可能となり、例えば全画面が白階調レベルの画像を表示した場合であっても、図１４（ｂ）に示すように、液晶表示パネルの全画面における明るさ（画面輝度）の変動を抑えて略均一化することができるので、ちらつきの発生を抑制して高品位な画像表示を実現することが可能となる。
【００６５】
さらに、上記第３実施形態のように、バックライト点滅駆動を行うものにおいては、バックライトの光学特性、すなわち発光や残光特性が問題となり、ある色、例えばGreenの残光特性が他の色よりも長い場合に、色付き（この場合、Greenに色付く）が発生し、画質劣化を招来する恐れがあるが、本実施形態のように、光学シャッターを用いてバックライト光の透過／遮光を切り替えることで、色付きによる画質劣化を防止することが可能である。
【００６６】
また、液晶表示パネル６の画像非表示領域に対するバックライト光を画像表示領域に集光することにより、バックライト光の利用効率を高めて、画像の表示輝度を向上させることができる。ここでは、動的散乱液晶シートを挟持する２枚の反射型偏光シートを、その透過偏光軸方向が互いに平行になるように配設することによって、液晶表示パネル６の画像表示領域に対するバックライト光をほぼ完全に透過することができ、画像表示輝度を向上させることが可能となる。
【００６７】
この場合、液晶表示パネル６の画像非表示領域に対するバックライト光の遮光度はやや低下して、画像非表示領域にバックライト光の漏洩が生じるが、該液晶表示パネル６の画像非表示領域に黒表示信号を書き込んでいるため、ほぼ完全な画像非表示（黒表示）を実現することが可能であり、良好なインパルス型表示を実現することができる。
【００６８】
尚、上述の第３実施形態では、フレーム周波数変換率Ｎ＝２とした場合について説明したが、Ｎを３以上の任意の自然数としても良い。この場合も、液晶表示パネルを垂直方向に分割してなるＮ＋１の各画面領域に対する、バックライト光の透過／遮光を切替制御することにより、画像表示期間を入力画像信号の１／Ｎ＋１フレーム期間に短縮するとともに、画面輝度の変動を低減することが可能である。
【００６９】
また、光学シャッターは、上記構成のものに限らず、例えば単に動的散乱液晶シートのみで構成したり、動的散乱液晶シートを挟持する２枚の反射型偏光シートをそれぞれの透過偏光軸方向が互いに直角になるように配設して構成しても良いことは言うまでもない。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、上記のような構成としているので、入力画像信号のフレーム周波数をＮ倍（Ｎ＝２以上の自然数）に変換して、液晶表示パネルに対する垂直表示周期が１／Ｎ倍に時間軸圧縮された画像信号を繰り返し出力するとともに、前記入力画像信号の１フレーム期間をＮ×（Ｎ＋１）に分割した期間のうち、Ｎ×ｎ番目（ｎ＝Ｎ＋１以下の自然数）の期間に、前記画像信号を出力するとともに、それ以外の期間に前記黒表示信号を出力して、液晶表示パネルをＮ倍速駆動表示しているので、液晶表示パネルの画面輝度の変動を抑制することが可能となり、ちらつきの発生による画質劣化を防止して、高画質の画像表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の第１実施形態における要部概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の第１実施形態における各部動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の液晶表示装置の第１実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の第２実施形態における要部概略構成を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の液晶表示装置の第２実施形態における各部動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の液晶表示装置の第２実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図７】本発明の液晶表示装置の第３実施形態における要部概略構成を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の液晶表示装置の第３実施形態における各部動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】本発明の液晶表示装置の第３実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の液晶表示装置の第４実施形態における要部概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】本発明の液晶表示装置の第４実施形態における光学シャッターを説明するための概略斜視図である。
【図１２】本発明の液晶表示装置の第４実施形態における各部動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】本発明の液晶表示装置の第４実施形態における光学シャッターの動作原理を説明するための概略側断面図である。
【図１４】本発明の液晶表示装置の第４実施形態における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図１５】従来の液晶表示装置（複数ライン同時駆動方式）における基本動作原理を説明するための説明図である。
【図１６】従来の液晶表示装置（複数ライン同時駆動方式）におけるゲート線駆動に関するタイミングチャートである。
【図１７】従来の液晶表示装置（高速駆動方式）における要部概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１８】従来の液晶表示装置（高速駆動方式）における各部動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１９】従来の液晶表示装置（高速駆動方式）における基本動作原理を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１同期信号抽出部
５電極駆動部
６液晶表示パネル
７、３７光源駆動部
８バックライト光源
１２、２２、３２、４２制御ＣＰＵ
１３、２３フレーム周波数変換部
１４、２４信号切替部
４３シャッター駆動部
４４光学シャッター[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device that displays an image using a liquid crystal display panel, and more particularly to a liquid crystal display device capable of preventing motion blur that occurs during moving image display by being close to impulse-type display. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, flat panel display devices (FPD) such as liquid crystal display devices (LCD) that can realize high definition, low power consumption, and space saving have been actively developed, and in particular, computer display devices and television display devices. The spread of LCDs for such applications is remarkable. However, in contrast to a cathode ray tube (CRT) display device that has been mainly used for such applications, the LCD has a blurred outline of the moving part when a moving image is displayed. It has been pointed out the disadvantage of the so-called “motion blur” that it is perceived.
[0003]
It has been pointed out that the motion blur in moving image display is caused not only by the delay of the optical response time of the liquid crystal but also by the LCD display method itself as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-325715. In a CRT display device that scans an electron beam and emits phosphors to perform display, each pixel emits light almost in an impulse form although there is a slight afterglow of the phosphors. Yes.
[0004]
On the other hand, in the LCD display device, the charge stored by applying the electric field to the liquid crystal is held at a relatively high rate until the next electric field is applied (particularly in the TFT LCD, the pixel is configured. A TFT switch is provided for each dot to be operated, and since an auxiliary capacitor is usually provided for each pixel, the stored charge is very high in capacity), so that the liquid crystal pixel is based on the image information of the next frame. This is a so-called hold type display system in which light emission is continued until rewriting is performed by applying an electric field.
[0005]
In such a hold-type display device, since the impulse response of the image display light has a temporal spread, the temporal frequency characteristic is deteriorated, and the spatial frequency characteristic is also lowered accordingly, and the visual image is blurred. . Therefore, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-127717 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-109921, a video signal and a black signal are repeatedly written in a liquid crystal display panel within one frame period of an input image signal. A so-called black writing type liquid crystal display device has been proposed that realizes a pseudo impulse type display by shortening the light emission time (image display period) of a pixel from scanning a frame to scanning the next frame. ing.
[0006]
In addition to selecting each scanning line of the liquid crystal display panel for image display, the scanning line is selected again for black display, and the input image signal and black display signal are supplied to the data line accordingly. By performing the operation in one frame cycle, as shown in FIG. 15, a period (black display period) in which a black signal is displayed between a certain frame image display and the next frame image display is generated.
[0007]
That is, as shown in FIG. 16, the scanning lines (gate lines) Y1 to Y480 of the liquid crystal display panel are sequentially started up with a slight shift in timing in order to write an image signal in the pixel cell during one frame period. One frame period is completed by starting all 480 gate lines and writing image signals to the pixel cells. At this time, the gate lines Y1 to Y480 are started again after a delay of ½ frame period from the start for writing the image signal, and a potential for displaying black in each pixel cell via the data line X is set. Supply. Thereby, each pixel cell is in a black display state.
[0008]
That is, each gate line Y goes high twice in different periods in one frame period. The pixel cell displays image data for a certain period by the first selection, and the pixel cell forcibly displays black by the second selection. As described above, by providing the image display period and the black display period within one frame period, the display state of the hold-type drive can be approximated to the display of the impulse-type drive such as the CRT, It is possible to improve image quality degradation due to motion blur that occurs at the time.
[0009]
In the black writing type liquid crystal display device as described above, the ratio of the black display period within one frame period can be easily adjusted by adjusting the rising timing of each gate line Y for writing the black display signal. However, it is possible to select a plurality of different scanning lines at the same timing and write an image signal and a black display signal to each, so that the configuration of the electrode driver (gate driver, source driver) of the liquid crystal display panel Becomes complicated.
[0010]
Therefore, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-215111, by converting the frame frequency of the input image signal to a high frequency, the electrode driver (gate driver, source driver) is not complicated and has a simple configuration. A black writing type liquid crystal display device capable of writing an image signal and a black display signal to a liquid crystal display panel within one frame period is disclosed. Such a conventional liquid crystal display device will be described with reference to FIGS.
[0011]
In FIG. 17, reference numeral 1 denotes a synchronization extraction unit that extracts a vertical / horizontal synchronization signal from an input image signal (here, a 60 Hz progressive scan signal), and 2 denotes a vertical / horizontal synchronization signal extracted by the synchronization extraction unit 1. A control CPU 3 for controlling the operation of each unit, a frame frequency conversion unit 3 for converting the frame frequency of the input image signal to three times (180 Hz) based on a control signal from the control CPU 2, and 4 for the frame frequency conversion This is a signal switching unit that switches and outputs the image signal whose frame frequency has been converted by the unit 3 and the black display signal whose black level is fixed based on a control signal from the control CPU 2.
[0012]
Reference numeral 5 denotes an electrode driving unit for driving and displaying the active matrix type liquid crystal display panel 6 at a triple speed based on the image display signal and the black display signal output from the signal switching unit 4, and 7 is a back surface of the liquid crystal display panel 6. Is a light source driving unit for continuously lighting and driving the backlight light source 8 composed of a direct type or side illumination type fluorescent lamp lamp, an LED light source and the like.
[0013]
Here, the frame frequency conversion unit 3 includes a frame memory. After the image for one frame of the input image signal is stored in the frame memory, based on the control signal from the control CPU 2, FIG. ) As shown in Fig. 3, the frame display cycle (vertical display cycle) for the liquid crystal display panel 6 is reduced to 1/180 seconds (5.6 msec) by reading the image signal three times at a frame frequency (180 Hz) of 3 times. The compressed image signal is output.
[0014]
Further, as shown in FIG. 18 (c), the signal switching unit 4 performs the image signal in the first vertical display period within one frame period (16.7 msec) of the input image signal based on the control signal from the control CPU 2. Is selected and output, and the black display signal is selectively output during the second and third vertical display periods, so that the vertical display period is reduced to 1/3 within one frame period (16.7 msec) of the input image signal. It is possible to insert and output a black display signal following the image signal.
[0015]
Then, as shown in FIG. 19A, the electrode driving unit 5 outputs the image signal to the entire screen of the liquid crystal display panel 6 in the first vertical scanning period within one frame period (16.7 msec) of the input image signal. And the black display signal writing scan is repeatedly performed on the entire screen of the liquid crystal display panel 6 in the second and third vertical scanning periods. As a result, the image display period can be shortened to 1/3 frame period (= 5.6 msec) of the input image signal, and a pseudo impulse type display can be realized, thereby preventing degradation of the moving image display quality due to motion blur. be able to.
[0016]
[Patent Document 1]
JP-A-9-325715
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-127717
[Patent Document 3]
JP-A-11-109921
[Patent Document 4]
JP 2002-215111 A
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional black writing type liquid crystal display device, an image in which the frame frequency of the input image signal is converted to N times and the vertical display period for the liquid crystal display panel is time-axis compressed to 1 / N times. Since the signal is repeatedly output and the image signal and the black display signal are switched and output in units of the vertical display period, the number of light emitting pixels in the image display period differs on the time axis. As shown in FIG. 19B, the brightness (screen brightness) of the entire screen of the liquid crystal display panel greatly fluctuates on the time axis, resulting in an unnatural image display and flickering. There has been a problem in that the image quality is deteriorated due to the occurrence of the image.
[0018]
The present invention has been made in view of the above problems, and the liquid crystal display panel displays an image signal to be displayed and a black display signal in one frame period so as to average the screen luminance of the liquid crystal display panel on the time axis. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of improving the display quality of moving images by writing to the image.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a liquid crystal display that prevents motion blur that occurs during moving image display by writing an image signal to be displayed and a black display signal to the liquid crystal display panel within one frame period of the input image signal. An image signal obtained by converting a frame frequency of the input image signal to N times (N = 2 or more natural number) and time-axis-compressing a vertical display period with respect to the liquid crystal display panel to 1 / N times. A frame frequency converting means for repeatedly outputting; and a black inserting means for inserting a black display signal for each of the time-axis-compressed image signals, wherein the black inserting means includes one frame period of the input image signal. Among the periods divided into N × (N + 1), the image signal is output during the N × n-th (n = N + 1 or less natural number) period, and the black display signal is output during other periods. It is characterized by that.
[0020]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the light source driving means for controlling on / off of the backlight light source for each of the N + 1 screen areas obtained by dividing the liquid crystal display panel in the vertical direction. It is characterized by that.
[0021]
According to a third invention of the present application, in the first invention, an optical shutter unit is provided that switches between transmission and shading of backlight light for each of N + 1 screen areas obtained by dividing the liquid crystal display panel in the vertical direction. It is characterized by.
[0022]
A fourth invention of the present application is characterized in that, in the third invention, the optical shutter means reflects at least a part of the backlight light to a backlight light source side in a light-shielded state.
[0023]
According to the liquid crystal display device of the present invention, the frame frequency of the input image signal is converted to N times (N = 2 or more natural number), and the vertical display period for the liquid crystal display panel is time-axis compressed to 1 / N times. The image signal is repeatedly output, and the image signal is output in the N × n-th (n = N + 1 or less natural number) period among the periods obtained by dividing one frame period of the input image signal into N × (N + 1). In addition, since the black display signal is output during other periods and the liquid crystal display panel is displayed at N-times speed driving, it is possible to suppress fluctuations in the screen brightness of the liquid crystal display panel, resulting in flickering. Image quality deterioration can be prevented and high-quality image display can be realized.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG. Here, FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the main part of the liquid crystal display device of the present embodiment, FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of each part of the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. It is explanatory drawing for demonstrating the basic principle of operation in the liquid crystal display device of.
[0025]
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device of the present embodiment converts the frame frequency of an input image signal (here, a 60 Hz progressive scan signal) to double (120 Hz) based on a control signal from the control CPU 12. And a signal switching unit (black) that switches and outputs an image signal frame-frequency-converted by the frame frequency conversion unit 13 and a black display signal with a fixed black level based on a control signal from the control CPU 12. Insertion means) 14.
[0026]
Here, the frame frequency conversion unit 13 includes a frame memory, stores an image of one frame of the input image signal in the frame memory, and then, based on the control signal from the control CPU 12, FIG. As shown in Fig. 2, the frame display cycle (vertical display cycle) for the liquid crystal display panel 6 is reduced to 1/120 second (8.3 msec) by reading the image signal twice at twice the frame frequency (120 Hz). The compressed image signal is continuously output.
[0027]
In addition, the signal switching unit 14, based on the control signal from the control CPU 12, as shown in FIG. 2C, 2 of the periods obtained by equally dividing one frame period (16.7 msec) of the input image signal into 6 parts. By selecting the image signal in the 4th, 6th period, and selecting the black display signal in the 1st, 3rd and 5th periods, it is performed twice within one frame period (16.7 msec). It is possible to insert and output a black display signal in a period of 3/6 with respect to the image signal output repeatedly.
[0028]
As shown in FIG. 3A, the electrode driving unit 5 sends an image signal and a black display signal in each vertical display period to the entire screen of the liquid crystal display panel 6 for one vertical scanning period (1/2 frame period = Write scan within 8.3msec). That is, the entire screen of the liquid crystal display panel 6 is scanned twice within one frame period (16.7 msec) of the input image signal to display an image.
[0029]
At this time, in the first vertical scanning period, a black display signal is written in the upper screen area (1) and the lower screen area (3) obtained by dividing the liquid crystal display panel 6 into three in the vertical direction, and the screen central area (▲) 2) Write the image display signal to ▼. In the second vertical scanning period, an image display signal is written in the upper screen area (1) and lower screen area (3) of the liquid crystal display panel 6 and a black display signal is written in the screen central area (2).
[0030]
As a result, the light emission period (image display period) of each pixel can be shortened to ½ frame period (8.3 msec) of the input image signal, and a pseudo impulse type display can be realized. Deterioration of display quality can be prevented. Further, for example, even when the entire screen displays an image with a white gradation level, as shown in FIG. 3B, the variation in brightness (screen luminance) on the entire screen of the liquid crystal display panel is suppressed and time is reduced. It is possible to average on the axis, and it is possible to realize high-quality image display by suppressing the occurrence of flicker.
[0031]
In the above embodiment, the control CPU 12 controls the light source driving unit 7 so as to increase the light emission luminance (backlight luminance) of the backlight light source 8 as the image display period is shortened. It is possible to improve display luminance (peak luminance).
[0032]
In the above embodiment, the frame frequency of the input image signal is doubled. However, the present invention is not limited to this, and the frame frequency of the input image signal is N times (N = 2 or more natural number). ) And repeatedly outputting an image signal whose time axis is compressed to 1 / N times the vertical display period for the liquid crystal display panel, and a period obtained by dividing one frame period of the input image signal into N × (N + 1) Among these, the image signal is output during the N × n-th (n = N + 1 or less natural number) period, and the black display signal is output during other periods, thereby driving the liquid crystal display panel at N-times speed. What is necessary is just to comprise so that it may display. Here, the larger the value of N, the better the impulse-type display as in CRT.
[0033]
As a second embodiment of the present invention, the case where N = 3, for example, will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6. The same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, Description is omitted. Here, FIG. 4 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the main part of the liquid crystal display device of the present embodiment, FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of each part of the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. It is explanatory drawing for demonstrating the basic principle of operation in the liquid crystal display device of.
[0034]
As shown in FIG. 4, the liquid crystal display device of the present embodiment converts the frame frequency of the input image signal (here, 60 Hz progressive scan signal) to three times (180 Hz) based on the control signal from the control CPU 22. And a signal switching unit (black) that switches and outputs an image signal frame-frequency-converted by the frame frequency converting unit 23 and a black display signal with a fixed black level based on a control signal from the control CPU 22. Insertion means) 24.
[0035]
Here, the frame frequency conversion unit 23 includes a frame memory, stores an image of one frame of the input image signal in the frame memory, and then, based on the control signal from the control CPU 22, FIG. ), The frame display cycle (vertical display cycle) for the liquid crystal display panel 6 is 1/180 seconds (5.6) by repeatedly reading out the image signal three times at a frame frequency (180 Hz) of 3 times.
msec), the time-axis compressed image signal is continuously output.
[0036]
Further, as shown in FIG. 5 (c), the signal switching unit 24, based on the control signal from the control CPU 22, outputs 3 frames out of 12 periods equally divided into one frame period (16.7 msec) of the input image signal. By selecting the image signal in the 6th, 9th, 12th period, and selecting the black display signal in the 1st, 2nd, 4th, 5th, 7th, 8th, 10th and 11th periods. It is possible to insert and output a black display signal in a period of 8/12 with respect to an image signal repeatedly output three times within one frame period (16.7 msec).
[0037]
As shown in FIG. 6A, the electrode driver 5 sends the image signal and black display signal in each vertical display period to one vertical scanning period (1/3 frame period = the entire screen of the liquid crystal display panel 6). Write scan within 5.6msec). That is, the entire screen of the liquid crystal display panel 6 is scanned three times within one frame period (16.7 msec) of the input image signal to display an image.
[0038]
At this time, during the first vertical scanning period, the liquid crystal display panel 6 is divided into four in the vertical direction and black display signals are written in the upper screen areas (1), (2) and the lowermost area (4). An image display signal is written in the central lower area (3). In the second vertical scanning period, a black display signal is written in the uppermost area (1) and lower areas (3) and (4) of the screen of the liquid crystal display panel 6 and an image is displayed in the upper center area (2) of the screen. Write the display signal. Further, in the third vertical scanning period, the image display signal is written in the uppermost area (1) and the lowermost area (4) of the screen of the liquid crystal display panel 6, and the black display signal is written in the central area (2) of the screen. Write.
[0039]
As a result, the light emission period (image display period) of each pixel can be shortened to 1/3 frame period (5.6 msec) of the input image signal, and a pseudo impulse type display can be realized. Deterioration of display quality can be prevented. Furthermore, even when, for example, an image with a white gradation level is displayed on the entire screen, as shown in FIG. 6B, the variation in brightness (screen luminance) on the entire screen of the liquid crystal display panel can be suppressed for a long time. It is possible to average on the axis, and it is possible to realize high-quality image display by suppressing the occurrence of flicker.
[0040]
In the above embodiment as well, the control CPU 22 controls the light source driving unit 7 so as to increase the light emission luminance (backlight luminance) of the backlight light source 8 as the image display period is shortened. Display luminance (peak luminance) can be improved.
[0041]
In the first and second embodiments described above, the direct-type backlight light source 8 disposed on the back surface of the liquid crystal display panel 6 is continuously lit (normal light). By intermittently driving each light emitting area of the backlight light source 8 corresponding to the area within one frame period of the input image signal, it is possible to reduce power consumption and further suppress fluctuations in screen brightness on the time axis. It becomes.
[0042]
This will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 9 as the third embodiment of the present invention, but the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Here, FIG. 7 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the main part of the liquid crystal display device of this embodiment, FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of each part of the liquid crystal display device of this embodiment, and FIG. 9 is this embodiment. It is explanatory drawing for demonstrating the basic principle of operation in the liquid crystal display device of. In the present embodiment, the case where the frame frequency conversion rate N = 2 is described, but it is apparent that the present invention is not limited to this as described above.
[0043]
As shown in FIG. 7, the liquid crystal display device according to the present embodiment includes, for example, a plurality of direct fluorescent lamps arranged in parallel with the scanning lines, a plurality of direct or side illumination LED light sources, and EL light sources. A predetermined number (number) of backlight light sources 8 configured by using, for example, one is set as one light emitting area, and each light emitting area is intermittently lit within one frame period independently of each other based on a control signal from the control CPU 32. A light source driving unit 37 for driving is provided.
[0044]
Here, since the frame frequency conversion rate N = 2 by the frame frequency conversion unit 13, the backlight corresponds to the screen areas {circle around (1)} to {circle around (3)} formed by dividing the liquid crystal display panel 6 into three in the vertical direction. The light source 8 is divided into three light emitting areas (1) to (3), and the light source drive unit 37 lights up the light emitting areas (1) to (3) simultaneously as shown in FIG. 8 (d). To prevent this, the light emitting areas (1) to (3) are turned on / off at a predetermined timing.
[0045]
That is, as shown in FIG. 9A, immediately after the writing of the image display signal in each of the divided display areas (1) to (3) of the liquid crystal display panel 6 is completed, the divided display areas (1) to (3). The light emission areas (1) to (3) of the backlight light source 8 corresponding to ▼ are turned on, and immediately before the writing of the black display signal in each of the divided display areas (1) to (3) of the liquid crystal display panel 6 is started. Then, the backlight light source 8 is driven and controlled so that the light emission areas {circle around (1)} to {circle around (3)} of the backlight light source 8 corresponding to the divided display areas {circle around (1)} to {circle around (3)} are extinguished.
[0046]
As a result, the light emission period (image display period) of each pixel can be shortened to 1/3 frame period (5.6 msec) of the input image signal, and a pseudo impulse type display can be realized. Deterioration of display quality can be prevented. Further, the number of light emitting pixels in the image display period can be made uniform on the time axis. For example, even when an image with a white gradation level is displayed on the entire screen, as shown in FIG. In addition, since fluctuations in brightness (screen brightness) on the entire screen of the liquid crystal display panel can be eliminated, flickering can be suppressed and high-quality image display can be realized. Furthermore, in the case of this embodiment, the effect of reducing power consumption by turning off the backlight light source 8 can also be expected.
[0047]
In the embodiment described above, the control CPU 32 controls the light source driving unit 37 so as to increase the light emission luminance (backlight luminance) in the lighting state of the backlight light source 8 as the image display period is shortened. It is possible to improve the display luminance (peak luminance) for the input image signal.
[0048]
In the third embodiment described above, the case where the frame frequency conversion rate N = 2 has been described, but N may be an arbitrary natural number of 3 or more. In this case as well, the image display period is reduced by driving the light emission area of the backlight light source corresponding to each of the N + 1 screen areas obtained by dividing the liquid crystal display panel in the vertical direction within one frame period of the input image signal. It is possible to shorten the input image signal to 1 / N + 1 frame period and to eliminate fluctuations in screen luminance.
[0049]
Further, in the above-described third embodiment, the black display period (image non-display period) is generated by turning on / off each light emitting area of the backlight light source 8, but the backlight light source itself is continuous. An optical shutter that is lit (ordinary light) driven and that can switch between transmission and shading of backlight light for each divided display area of the liquid crystal display panel is provided between the backlight light source and the liquid crystal display panel. Also good.
[0050]
This will be described in detail as a fourth embodiment of the present invention with reference to FIGS. 10 to 14, but the same reference numerals are given to the same parts as those of the first embodiment described above, and the description thereof will be omitted. Here, FIG. 10 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the main part of the liquid crystal display device of the present embodiment, FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining an optical shutter in the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of each part in the liquid crystal display device of the embodiment.
[0051]
FIG. 13 is a schematic side sectional view for explaining the operation principle of the optical shutter in the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the basic operation principle of the liquid crystal display device of the present embodiment. is there. In the present embodiment, the case where the frame frequency conversion rate N = 2 is described, but it is apparent that the present invention is not limited to this as described above.
[0052]
As shown in FIG. 10, the liquid crystal display device of the present embodiment uses a dynamic scattering liquid crystal as an optical shutter that switches between transmission / reflection of backlight light between the liquid crystal display panel 6 and the backlight light source 8. An optical shutter 44 used is provided, and a shutter driving unit 43 for electrically switching and controlling the transmission / reflection modes of the optical shutter 44 in units of areas corresponding to the divided display areas of the liquid crystal display panel 6. I have. The backlight light source 8 is continuously lit (normally lighted) by the light source driving unit 7.
[0053]
For example, as shown in FIG. 11, the optical shutter 44 in the present embodiment is a dynamic scattering in which a transparent polymer film in which microcapsules encapsulating nematic liquid crystals are dispersed is sandwiched between two polyester films with a transparent conductive film. A liquid crystal sheet and two reflective polarizing sheets (light polarization selective reflection) which are arranged before and after the dynamic scattering liquid crystal sheet and reflect linearly polarized light in a specific direction and transmit linearly polarized light in a direction orthogonal thereto. Transparent sheet).
[0054]
Here, since the frame frequency conversion rate N = 2 by the frame frequency conversion unit 13, as shown in FIG. 12 (d), the motion corresponding to each of the divided display areas (1) to (3) of the liquid crystal display panel 6. The application of voltage is arbitrarily controlled for each of the regions {circle around (1)} to {circle around (3)} of the target scattering liquid crystal sheet, and the transmission / reflection of the backlight light is switched. The applied voltage can be AC driven to prevent the life of the liquid crystal material from deteriorating.
[0055]
That is, in the optical shutter 44, when no voltage is applied, the liquid crystal represented as a rod-like molecule is aligned along the inner wall of the microcapsule. Birefringence causes refraction and scattering on the surface and inside of the microcapsule. Further, when a voltage is applied, the liquid crystal molecules try to line up parallel to the direction in which the voltage is applied, and thus are aligned perpendicular to the electrodes. In this state, if the liquid crystal has a refractive index that matches that of the polymer, the liquid crystal is equivalent to the absence of the microcapsule interface, and the incident light is transmitted without being scattered.
[0056]
As such a dynamic scattering liquid crystal sheet, for example, Um film (trade name) manufactured by Nippon Sheet Glass Um Products Co., Ltd. is known, and when this Um film is used, reflection (scattering) state to transmission is about 1 / The transmission / reflection (scattering) state is 1000 seconds, and the transmission / reflection mode in a predetermined region can be switched at a speed of about 1/100 second. Since this type of liquid crystal material is usually vulnerable to high heat, it is desirable to dispose it at a position that does not directly contact the backlight source 8 (for example, in the case of a side-illuminated backlight, on the liquid crystal display panel side of the light guide plate).
[0057]
In addition, the reflective polarizing sheet on the liquid crystal backlight light source 8 side and the reflective polarizing sheet on the liquid crystal display panel 6 side are arranged so that the transmission polarization axis directions thereof are parallel to each other with the dynamic scattering liquid crystal sheet interposed therebetween. In other words, the two reflective polarizing sheets sandwiching the dynamic scattering liquid crystal sheet both transmit P-polarized light and reflect S-polarized light. As such a reflective polarizing sheet having the property of transmitting the light of the polarization direction component parallel to the polarization transmission axis and reflecting the light of the polarization direction component perpendicular to the polarization transmission axis, for example, Sumitomo 3M Co., Ltd. Company-made DBEF (product name) can be used.
[0058]
Next, the operation of the optical shutter 44 in the present embodiment will be described. When irradiating the image display area of the liquid crystal display panel 6 with backlight light, as shown in FIG. 13A, the application of voltage to the dynamic scattering liquid crystal sheet is turned on so that the dynamic scattering liquid crystal is in a transmissive state. To do. Accordingly, the backlight having P-polarized light that has been transmitted through the reflective polarizing sheet on the backlight source 8 side passes through the dynamic scattering liquid crystal as it is, and is also transmitted through the reflective polarizing sheet on the liquid crystal display panel 6 side. The display panel 6 is irradiated.
[0059]
On the other hand, the backlight light having S-polarized light reflected by the reflective polarizing sheet on the backlight source 8 side is reflected by the reflecting plate 8a of the backlight light source 8 to become P-polarized light, and the reflective polarizing sheet on the backlight light source 8 side. Then, it enters the dynamic scattering liquid crystal sheet. As described above, in this state, it is possible to transmit the backlight light almost completely and irradiate the image display area of the liquid crystal display panel 6.
[0060]
Further, when the backlight for the image non-display area of the liquid crystal display panel 6 is shielded, as shown in FIG. 13B, the application of voltage to the dynamic scattering liquid crystal sheet is turned off, and the dynamic scattering liquid crystal is displayed. Is in a scattering state. Therefore, the backlight having the P-polarized light transmitted through the reflective polarizing sheet on the backlight source 8 side is converted into circularly polarized light by the dynamic scattering liquid crystal, and only the S-polarized light is reflected on the liquid crystal display panel 6 side. While passing through the sheet, the P-polarized light is reflected by the reflective polarizing sheet on the liquid crystal display panel 6 side and reenters the dynamic scattering liquid crystal sheet.
[0061]
On the other hand, the backlight light having S-polarized light reflected by the reflective polarizing sheet on the backlight source 8 side is reflected by the reflecting plate 8a of the backlight light source 8 to become P-polarized light, and the reflective polarizing sheet on the backlight light source 8 side. Then, it enters the dynamic scattering liquid crystal sheet. As described above, in this state, it is possible to reduce the backlight light for the image non-display area of the liquid crystal display panel 6.
[0062]
At this time, the backlight light reflected by the reflective polarizing sheet corresponding to the image non-display area of the liquid crystal display panel 6 is reflected again by the reflector 8 a provided in the backlight light source 8 and is then reflected on the liquid crystal display panel 6. Since it goes to the side, it can concentrate on the image display area of the liquid crystal display panel 6. As a result, the utilization efficiency of the backlight light can be increased, and the image display brightness in the image display area can be improved.
[0063]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, as shown in FIG. 14A, immediately after the writing of the image display signal in each of the divided display areas (1) to (3) of the liquid crystal display panel 6 is completed, the division is performed. The divided areas {circle around (1)} to {circle around (3)} of the optical shutter 44 corresponding to the display areas {circle around (1)} to {circle around (3)} are brought into the transmissive state, and the black in the divided display areas {circle around (1)} to {circle around (3)} of the liquid crystal display panel 6. Immediately before starting to write the display signal, the optical shutter 44 is driven and controlled so that the divided areas {circle around (1)} to {circle around (3)} of the optical shutter 44 corresponding to the divided display areas {circle around (1)} to {circle around (3)} are put in a light-shielding state. To do.
[0064]
As a result, the light emission period (image display period) of each pixel can be shortened to 1/3 frame period (5.6 msec) of the input image signal, and a pseudo impulse type display can be realized. Deterioration of display quality can be prevented. In addition, the number of light emitting pixels in the image display period can be made substantially uniform on the time axis. For example, even when the entire screen displays an image with a white gradation level, as shown in FIG. As described above, fluctuations in brightness (screen brightness) on the entire screen of the liquid crystal display panel can be suppressed and made uniform, so that high-quality image display can be realized by suppressing the occurrence of flickering. .
[0065]
Further, in the case where the backlight blinking drive is performed as in the third embodiment, the optical characteristics of the backlight, that is, light emission and afterglow characteristics become a problem. If it is longer than this, coloring (in this case, green coloring) may occur and image quality may be deteriorated. However, as in the present embodiment, switching between transmission and shading of backlight light is performed using an optical shutter. Thus, it is possible to prevent image quality deterioration due to coloring.
[0066]
Further, by condensing the backlight light for the image non-display area of the liquid crystal display panel 6 in the image display area, it is possible to improve the use efficiency of the backlight light and improve the display brightness of the image. Here, the backlight light for the image display area of the liquid crystal display panel 6 is provided by disposing two reflective polarizing sheets sandwiching the dynamic scattering liquid crystal sheet so that the transmission polarization axis directions thereof are parallel to each other. Can be transmitted almost completely, and the image display brightness can be improved.
[0067]
In this case, the light blocking degree of the backlight light with respect to the image non-display area of the liquid crystal display panel 6 is slightly reduced, and leakage of the backlight light occurs in the image non-display area, but the liquid crystal display panel 6 has an image non-display area. Since the black display signal is written, almost complete image non-display (black display) can be realized, and a good impulse type display can be realized.
[0068]
In the third embodiment described above, the case where the frame frequency conversion rate N = 2 has been described, but N may be an arbitrary natural number of 3 or more. In this case as well, the image display period is set to 1 / N + 1 frame period of the input image signal by controlling the transmission / shielding of the backlight light for each of the N + 1 screen areas obtained by dividing the liquid crystal display panel in the vertical direction. While shortening, it is possible to reduce the fluctuation | variation of a screen brightness | luminance.
[0069]
Further, the optical shutter is not limited to the one having the above-described configuration. For example, the optical shutter is configured only by a dynamic scattering liquid crystal sheet, or two reflection-type polarizing sheets sandwiching the dynamic scattering liquid crystal sheet are arranged with the respective transmission polarization axis directions. Needless to say, they may be arranged at right angles to each other.
[0070]
【The invention's effect】
Since the liquid crystal display device of the present invention is configured as described above, the frame frequency of the input image signal is converted to N times (N = 2 or more natural number), and the vertical display period for the liquid crystal display panel is 1 / N. An image signal that is time-axis-compressed twice is repeatedly output, and the N × n-th (n = N + 1 or less natural number) period among the periods obtained by dividing one frame period of the input image signal into N × (N + 1) In addition, since the image signal is output and the black display signal is output during other periods and the liquid crystal display panel is displayed at N-times speed drive, fluctuations in the screen brightness of the liquid crystal display panel can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent image quality deterioration due to flickering and realize high-quality image display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of main parts of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of each part in the first embodiment of the liquid crystal display device of the present invention;
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a basic operation principle in the first embodiment of the liquid crystal display device of the present invention;
FIG. 4 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a main part in a second embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 5 is a timing chart for explaining the operation of each part in the second embodiment of the liquid crystal display device of the present invention;
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a basic operation principle in a second embodiment of the liquid crystal display device of the present invention;
FIG. 7 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of main parts of a liquid crystal display device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of each part in the third embodiment of the liquid crystal display device of the present invention;
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a basic operation principle in a third embodiment of the liquid crystal display device of the present invention;
FIG. 10 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of main parts of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic perspective view for explaining an optical shutter in a fourth embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 12 is a timing chart for explaining the operation of each part in the fourth embodiment of the liquid crystal display device of the present invention;
FIG. 13 is a schematic sectional side view for explaining the operating principle of an optical shutter in a fourth embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining a basic operation principle in a fourth embodiment of the liquid crystal display device of the present invention;
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a basic operation principle in a conventional liquid crystal display device (multiple line simultaneous drive system).
FIG. 16 is a timing chart relating to gate line driving in a conventional liquid crystal display device (multiple line simultaneous driving method).
FIG. 17 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a main part in a conventional liquid crystal display device (high-speed driving method).
FIG. 18 is a timing chart for explaining the operation of each part in a conventional liquid crystal display device (high-speed drive method).
FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining a basic operation principle in a conventional liquid crystal display device (high-speed driving method).
[Explanation of symbols]
1 Sync signal extractor
5 Electrode driver
6 LCD panel
7, 37 Light source drive
8 Backlight light source
12, 22, 32, 42 Control CPU
13, 23 Frame frequency converter
14, 24 Signal switching unit
43 Shutter drive
44 Optical shutter

Claims

A liquid crystal display device that prevents motion blur that occurs during video display by writing an image signal to be displayed and a black display signal to a liquid crystal display panel within one frame period of an input image signal,
A frame frequency at which the frame frequency of the input image signal is converted to N times (N = 2 or more natural number) and an image signal on which the vertical display period for the liquid crystal display panel is time-axis compressed to 1 / N times is repeatedly output. Conversion means;
Black insertion means for inserting a black display signal for each of the time axis compressed image signals,
The black insertion means outputs the image signal in an N × n-th (n = 1, 2,..., N + 1) period among periods obtained by dividing one frame period of the input image signal into N × (N + 1). A liquid crystal display device that outputs the black display signal during a period other than the output period.

The liquid crystal display device according to claim 1,
A liquid crystal display device comprising light source driving means for controlling on / off of a backlight light source for each of N + 1 screen areas obtained by dividing the liquid crystal display panel in the vertical direction.

The liquid crystal display device according to claim 1,
2. A liquid crystal display device comprising optical shutter means for switching between transmission and shading of backlight light for each of N + 1 screen areas obtained by dividing the liquid crystal display panel in the vertical direction.

The liquid crystal display device according to claim 3,
The liquid crystal display device, wherein the optical shutter means reflects at least a part of the backlight light to a backlight light source side in a light-shielded state.