JP4645632B2 - 液晶表示装置、液晶表示装置の駆動方法および電子機器 - Google Patents

液晶表示装置、液晶表示装置の駆動方法および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、オーバードライブ電圧の印加によって液晶を高速応答させる液晶表示装置、液晶表示装置の駆動方法および電子機器に関する。
従来、液晶表示装置のオーバードライブ駆動は、図に示すように、輝度のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制するために、到達輝度や前フレームの輝度レベルに応じて、オーバードライブ電圧を制御している（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３３４６８４３号明細書
このような従来技術の場合、印加電圧を調整することでオーバーシュートやアンダーシュートを抑制しようとすると、階調間応答や低階調への応答のように、電圧レベルの差が小さい場合にはオーバードライブ電圧が実効電圧を決定するので、電圧による加速効果をそれほど期待できない。具体的には、低階調輝度から低階調輝度への変移の場合は、高いオーバードライブ電圧を印加することができず、中間階調間の輝度変移の高速化に限界が生じている。
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、液晶に対して一定期間単位で画像に応じた電圧を印加して画像表示を行う液晶表示装置であって、画像を表示する際の電圧を印加する前にこの電圧より高い電圧であるオーバードライブ電圧を液晶に印加する場合、このオーバードライブ電圧を画像表示の際の一定期間より短い印加期間とするものである。
このように、オーバードライブ電圧の印加についてパルスの幅を調整することにより、液晶分子が応答するときに必要な加速電圧を確保しつつ、実効電圧の調整が可能となり、より高速に液晶分子を応答させることができる。
また、本発明では、上記構成に加え、オーバードライブ電圧の印加期間を画像の階調レベルに応じて調整したり、画像の階調レベルに応じてオーバードライブ電圧の印加期間および電圧値を調整したりするものである。
また、本発明では、オーバードライブ電圧として、印加期間内に極性の反転する第１のオーバードライブ電圧と第２のオーバードライブ電圧とを用いるものでもある。
このように、オーバードライブ電圧の印加期間や電圧値を階調レベルによって調整することにより、液晶分子が応答するときに必要な加速電圧を確保しつつ、実効電圧を調整することができ、より高速に液晶分子を応答させることができる。
また、本発明は、液晶に対して一定期間単位で画像に応じた電圧を印加して画像表示を行う液晶表示装置の駆動方法であり、画像を表示する際の電圧を印加する前にこの電圧より高い電圧であるオーバードライブ電圧を液晶に印加する場合、このオーバードライブ電圧を画像表示の際の一定期間より短い印加期間で印加する液晶表示装置の駆動方法である。
このように、オーバードライブ電圧の印加についてパルスの幅を調整することにより、液晶分子が応答するときに必要な加速電圧を確保しつつ、実効電圧の調整が可能となり、より高速に液晶分子を応答させることができる。
また、本発明は、液晶に対して一定期間単位で画像に応じた電圧を印加して画像表示を行う液晶表示装置を備えた電子機器であって、この液晶表示装置で画像を表示する際の電圧を印加する前にこの電圧より高い電圧であるオーバードライブ電圧を液晶に印加する場合、オーバードライブ電圧を画像表示の際の一定期間より短い期間で印加する電子機器である。
このように、液晶表示装置の液晶に対するオーバードライブ電圧の印加についてパルスの幅を調整することにより、液晶分子が応答するときに必要な加速電圧を確保しつつ、実効電圧の調整が可能となり、より高速に液晶分子を応答させることができる。
したがって、本発明によれば、階調間応答などように電圧レベルの差が小さい場合であっても、液晶の応答速度を十分に高速化することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。
＜液晶表示装置の構成＞
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置の構成を説明するブロック図である。すなわち、本実施形態の液晶表示装置は、液晶を備えたパネルであるＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１０に対して一定期間（例えば、１フレームや１フィールド）単位で所定の電圧を印加して画像を表示するもので、特に、画像を表示する際の電圧を印加する前に当該電圧より高い電圧であるオーバードライブ電圧をＬＣＤ１０に印加し、高速な応答を得る駆動を行っている。
液晶表示装置は、このＬＣＤ１０のほか、画像信号を蓄積するフレームメモリ１１、液晶駆動のための信号（電圧）を参照するＬＵＴ(Look Up Table)１２、ＬＣＤ１０に与える電圧を演算するための信号比較器１３および信号演算器１４を備えている。
本実施形態の液晶表示装置では、オーバードライブ電圧を印加して液晶の高速な応答を実現するにあたり、液晶分子が応答するときに必要な加速電圧を確保しつつ、実効電圧の調整を可能とするため、オーバードライブ電圧を画像表示の際の一定期間より短い印加期間とする点に特徴がある。なお、本実施形態では、説明を分かりやすくするため、液晶に画像表示のための電圧を印加する一定期間を１フレームとする。
＜オーバードライブ駆動＞
ここで、図１に示す液晶表示装置でのオーバードライブ駆動の信号の流れを説明する。先ず、信号源から画像信号S(t-1)が送られると、フレームメモリ１１に蓄積される。続けて、次のフレームの画像信号S(t)が信号源から送られる。ここで、画像信号S(t-1)とS(t)と信号比較器１３で比較して、適切なオーバードライブのパルス幅をＬＵＴ１２から参照し、画像信号S(t)にＬＵＴ１２で指定されたオーバードライブパルスを信号演算部１４で重畳させてＬＣＤ１０を駆動する。
つまり、ＬＵＴ１２には画像信号のフレーム間差分に応じたオーバードライブ電圧のパルス幅が予め登録されており、フレームメモリ１１に格納された所定フレームの画像信号S(t-1)と、入力信号である次のフレームの画像信号S(t)との差分を信号比較器１３で算出し、その差分に応じたオーバードライブ電圧のパルス幅をＬＵＴ１２から参照する。そして、画像信号S(t)に参照したオーバードライブ電圧を信号演算部１４で重畳し、その信号によってＬＣＤ１０を駆動している。
＜具体的な駆動方法＞
次に、具体的なオーバードライブ駆動の波形について、Vcom（共通電位）反転駆動を例に図２を用いて説明する。信号の印加方法は、先に説明した画像信号S(t-1)とS(t)とを比較し、ＬＵＴから参照されたオーバードライブ用のパルス幅を、最初の１フレーム期間内の一部の時間を使って印加する。
図２に示す例では、画像信号S(t)にＬＵＴから参照されたオーバードライブ電圧Vpixを重畳した信号VsigがＬＣＤに印加される。この際、画像信号に重畳するオーバードライブ電圧のパルス幅は、アナログ的に制御しても良いし、デジタル的に１フレーム期間内を、例えば６４段階や２５６段階のように適宜分割しておき、ＬＵＴから参照されたオーバードライブのパルス幅を印加することでも実現できる。
なお、図２に示す例では、オーバードライブを掛けるフレームと同位相でオーバードライブパルスを印加しているが、逆相でも同様の効果を得ることができる。また、オーバードライブパルスを極性の異なる二段階に分けて印加することもでき、この場合でも、オーバードライブを掛ける１フレーム期間内において先の場合と同様に、ＬＵＴより参照されたオーバードライブパルスを二段階に分けて印加すれば実現できる。
さらに、上記の例では１フレーム期間内を分割して、その１フレーム内でオーバードライブパルスを印加しているが、フレーム間（垂直ブランキング期間）に上記オーバードライブパルスを印加するようにしてもよい。
＜従来技術との比較＞
次に、本実施形態のオーバードライブ駆動を従来技術との比較で説明する。図３、図４は、従来のオーバードライブ駆動のパルスについて説明する図である。従来のオーバードライブ駆動は、図３に示すように、輝度のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制するために、到達輝度や前フレームの輝度レベルに応じて、オーバードライブ電圧の値を制御している。
しかしながら、図４に示すように、低階調輝度から低階調輝度への変移の場合など、適正なオーバードライブ電圧より高いオーバードライブが印加されると、輝度のオーバーシュートが発生し、中間階調間の輝度変移の応答に問題が生じる。
図５は、本実施形態によるオーバードライブ駆動のパルスについて説明する図である。この図に示すように、本実施形態では、オーバードライブ電圧の調整によるオーバーシュートやアンダーシュートの抑制法ではなく、オーバードライブ電圧を例えば一定に保ち、オーバードライブ電圧を印加する期間を調整することでオーバーシュートやアンダーシュートを抑制している。これにより、特に低階調側での応答速度をさらに改善できる。これは、液晶分子の応答は印加されるときの電圧による加速と、実効電圧に対して安定しようとする働きの両方で制御されるためである。
つまり、従来のオーバードライブ駆動のように、印加電圧を調整することでオーバーシュートやアンダーシュートを抑制しようとすると、階調間応答や低階調への応答のように、電圧レベルの差が小さい場合は、オーバードライブ電圧が実効電圧を決定するので、電圧による加速効果をそれほど期待できず、応答速度の改善に限界が生ずることになる。
一方、本実施形態のように、オーバードライブ電圧のパルスの幅を調整する駆動では、オーバードライブ電圧の値が高くてもパルス幅を短くすることでオーバーシュートやアンダーシュートを抑制でき、液晶分子が応答するときに必要な加速電圧を確保しつつ、実効電圧の調整によって、より高速に液晶分子を応答させることが可能となる。
また、本実施形態では、画像の階調レベルに応じてオーバードライブ電圧のパルスの幅を調整するとともに、その階調レベルに応じてオーバードライブ電圧の電圧値を調整するといったパルス幅と電圧値との両面から調整を行うことも可能である。
＜実験例＞
次に、上記本実施形態のオーバードライブ駆動の効果を確かめるための実験例について説明する。本例では、垂直配向膜にアンチパラレルラビング処理された、単純な液晶セルに、負の誘電体の液晶材料を封入した液晶セルにて実験を行った。
この液晶セルの、電圧-透過率特性と応答速度（0V->遷移電圧：10%透過率から90%透過率に遷移するまでの時間)を図６に示す。この様に、印加電圧が下がり、透過率が低下するに従って急激に応答速度が遅くなる。
そこで、まず最初に、特に調整無しでオーバードライブ電圧を印加した場合の応答波形を図７に示す。図７では、前述したように、透過率が一端高くなるオーバーシュートの現象が見られる。
次に、このオーバードライブ電圧のレベル（電圧値）を調整して、最終到達電圧1.9Vに対して2.5Vにオーバードライブ電圧を調整することでオーバーシュートの現象を抑制した。この例を図８に示す。図８では、オーバーシュートすることなく応答速度が改善され、53msecが7.6msecとなった。
次に、本実施形態のオーバードライブ駆動での結果を示す。実施例１として、オーバードライブ電圧を従来方式の2.5Vから3.8Vとし、オーバードライブパルス印加期間を従来の16msecから4.8msecとすることで、オーバーシュートすることなく、応答速度を2msecまで改善できた。このときの駆動波形と透過率応答波形を図９に示す。
また、実施例２として、極性の異なる２つのオーバードライブ電圧として、第一のオーバードライブ電圧を3.9V、第二のオーバードライブ電圧（オーバードライブ補正電圧）を2Vとし、それぞれ4msecの期間で印加することによって、同様にオーバーシュートすることなく、応答速度を1.9msecまで改善できた。このときの駆動波形と透過率応答波形を図１０に示す。上記実験例による応答速度の改善効果をまとめたものを図１１に示す。
このように、オーバードライブ電圧の調整によるオーバーシュートやアンダーシュートの抑制法ではなく、オーバードライブ電圧を一定に保ち、オーバードライブ電圧を印加する期間を調整することでオーバーシュートやアンダーシュートを抑制することにより、特に低階調側での応答速度を改善することが可能となる。
＜適用例＞
本実施形態にかかる液晶表示装置は、図１２に開示したような、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。例えば、画素アレイ部である表示領域２００２ａを囲むようにシーリング部２０２１が設けられ、このシーリング部２０２１を接着剤として、透明なガラス等の対向部（封止基板２００６）に貼り付けられ形成された表示モジュールが該当する。
この透明な封止基板２００６には、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等が設けられてもよい。なお、表示領域２００２ａが形成された表示モジュールとしての基板２００２には、外部から表示領域２００２ａ（画素アレイ部）への信号等を入出力するためのフレキシブルプリント基板２０２３が設けられていてもよい。
＜各種電子機器＞
以上説明した本実施形態に係る液晶表示装置は、図１３〜図１７に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本実施形態が適用される電子機器の一例について説明する。
図１３は、本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本実施形態に係る液晶表示装置を用いることにより作製される。
図１４は、本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（ａ）は表側から見た斜視図、（ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本実施形態に係る液晶表示装置を用いることにより作製される。
図１５は、本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本実施形態に係る液晶表示装置を用いることにより作製される。
図１６は、本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本実施形態に係る液晶表示装置を用いることにより作製される。
図１７は、本実施形態が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（ａ）は開いた状態での正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は閉じた状態での正面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は上面図、（ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本実施形態に係る液晶表示装置を用いることにより作製される。
なお、本実施形態の液晶表示装置は上記の適用例以外の製品であっても適用可能である。
本実施形態に係る液晶表示装置の構成を説明するブロック図である。 具体的なオーバードライブ駆動の波形について説明する図である。 従来のオーバードライブ駆動のパルスについて説明する図（その１）である。 従来のオーバードライブ駆動のパルスについて説明する図（その２）である。 本実施形態によるオーバードライブ駆動のパルスについて説明する図である。 電圧-透過率特性と応答速度との関係を示す図である。 調整無しでオーバードライブ電圧を印加した場合の応答波形を示す図である。 調整有りでオーバードライブ電圧を印加した場合の応答波形を示す図である。 本実施形態（実施例１）のオーバードライブ電圧を印加した場合の応答波形を示す図である。 本実施形態（実施例２）のオーバードライブ電圧を印加した場合の応答波形を示す図である。 実験例による応答速度の改善効果をまとめて示す図である。 モジュール形状を説明する模式平面図である。 本実施形態が適用されるテレビを示す斜視図である。 本実施形態が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（ａ）は表側から見た斜視図、（ｂ）は裏側から見た斜視図である。 本実施形態が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。 本実施形態が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。 本実施形態が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（ａ）は開いた状態での正面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は閉じた状態での正面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は上面図、（ｇ）は下面図である。
符号の説明
１０…ＬＣＤ、１１…フレームメモリ、１２…ＬＵＴ、１３…信号比較器、１４…信号演算器

Claims (3)

  1. 液晶に対して一定期間単位で画像信号に応じた電圧を印加して画像表示を行う液晶表示装置であって、
    画像を表示する際の電圧を印加する前に当該電圧より高い電圧を有するオーバードライブ駆動信号を液晶に印加する場合、オーバードライブ駆動信号を前記一定期間より短い印加期間とするオーバードライブ駆動部を備え、
    オーバードライブ駆動部は、オーバードライブ駆動における液晶の透過率応答のシュート現象が抑制されるように、第１のオーバードライブ駆動信号と前記第１のオーバードライブ駆動信号と極性が異なる第２のオーバードライブ駆動信号であるオーバードライブ補正信号のそれぞれの印加期間および電圧値を画像の階調レベルに応じて決定し、これら極性の異なる２つのオーバードライブ駆動信号を二段階に分けて液晶に印加する液晶表示装置。
  2. 液晶に対して一定期間単位で画像信号に応じた電圧を印加して画像表示を行う液晶表示装置の駆動方法であって、
    画像を表示する際の電圧を印加する前に当該電圧より高い電圧を有するオーバードライブ駆動信号を液晶に印加する場合、オーバードライブ駆動信号を前記一定期間より短い印加期間で印加するに当たり、
    オーバードライブ駆動における液晶の透過率応答のシュート現象が抑制されるように、第１のオーバードライブ駆動信号と前記第１のオーバードライブ駆動信号と極性が異なる第２のオーバードライブ駆動信号であるオーバードライブ補正信号のそれぞれの印加期間および電圧値を画像の階調レベルに応じて決定し、これら極性の異なる２つのオーバードライブ駆動信号を二段階に分けて液晶に印加する液晶表示装置の駆動方法。
  3. 液晶に対して一定期間単位で画像信号に応じた電圧を印加して画像表示を行う液晶表示装置を備えた電子機器であって、
    液晶表示装置で画像を表示する際の電圧を印加する前に当該電圧より高い電圧を有するオーバードライブ駆動信号を液晶に印加する場合、オーバードライブ駆動信号を前記一定期間より短い印加期間とするオーバードライブ駆動部を備え、
    オーバードライブ駆動部は、オーバードライブ駆動における液晶の透過率応答のシュート現象が抑制されるように、第１のオーバードライブ駆動信号と前記第１のオーバードライブ駆動信号と極性が異なる第２のオーバードライブ駆動信号であるオーバードライブ補正信号のそれぞれの印加期間および電圧値を画像の階調レベルに応じて決定し、これら極性の異なる２つのオーバードライブ駆動信号を二段階に分けて液晶に印加する電子機器。
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