JP4660965B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリックス型液晶表示装置の駆動方法および液晶表示装置に係り、特に広視野角、高速応答性を有するＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）液晶モードを利用し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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、液晶表示装置は、コンピュータ装置等の画面表示デバイスとして数多く使用されているが、今後はＴＶ用途での使用拡大も見込まれている。しかしながら現在広く使用されているＴＮ型セルは視野角が狭く、応答速度も不充分で、視差によるコントラストの低下や、動画像のボケなど、ＴＶとして使用する際の表示性能には大きな課題がある。
【０００３】
近年、上記ＴＮ型セルに代わり、ＯＣＢセルに関する研究が進んでいる。ＯＣＢセルは、ＴＮ型セルに比べ、広視野角、高速応答という特性を持ち、自然動画表示により適した液晶セルであるといえる。
ＯＣＢ液晶モードは、映像表示が可能な状態にあたるベンド配向と、映像表示できない状態にあたるスプレイ配向とをもつ。このスプレイ配向からベンド配向に移行するためには、一定時間高電圧を印加するなどの独特な駆動が使用される。
【０００４】
前記の独特な駆動によりいったんベンド配向になっても、液晶層に所定のレベル以上の電圧が一定時間以上印加されない状態が続くと、ベンド配向が維持できずスプレイ配向に戻る（以下、この現象を逆転移と呼ぶ）という現象が生じる。従来、筆者らに確認されているように、前記の逆転移現象を防止する駆動方法（以下、逆転移防止駆動と呼ぶ）として、映像表示期間とは異なる期間に高電位を液晶層に印加していた。詳細は「日本液晶学会 液晶 第３巻 第２号 １９９９」を参照のこと。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の逆転移現象を完全に抑圧するためには、パネル個々の特性のばらつきや、使用環境の温度、また極端に偏った信号が入力されること等を考慮すると、逆転移現象抑圧のために高電位を印加する時間を非常に長くするなどの対応が必要で、それにより表示輝度が低下するという課題があった。
【０００６】
それ故、本発明の目的は、ＯＣＢセルを用いて、逆転移の発生を抑圧し、過度の輝度低下を生じることなく良好な映像を表示することが可能な液晶表示装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＯＣＢ液晶が挟持された液晶パネル部と、前記ＯＣＢ液晶に電圧を印加する電圧印加部と、映像信号と逆転移基準レベルとを入力し、前記ＯＣＢ液晶に印加される電圧と逆転移状態変化の発生度合いとの相関によって規定される逆転移係数を出力する逆転移係数導出部と、前記逆転移係数を入力し、前記逆転移係数に対してフィルタリング処理を施し、フィルタリング処理後の値を逆転移駆動制御信号として出力するフィルタリング処理部と、前記映像信号と前記逆転移駆動制御信号を入力し、前記液晶パネル部へ供給する映像信号を前記液晶パネル部に供給し保持する第１ステップ期間と前記映像信号とは別の非映像信号を前記液晶パネル部に供給し保持する第２ステップ期間とからその１周期を構成し、前記第１ステップ期間と第２ステップ期間において、前記電圧印加部が前記液晶パネル部に対して行う、電圧印加を制御する逆転移防止駆動制御部とを備えたことを特徴とする液晶表示装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１において、本発明の液晶表示装置は、逆転移係数導出部１０１、フィルタリング部１０２、逆転移防止駆動制御部１０３、電圧印加部１０４、および液晶パネル１０５とを備える。
【０００９】
以下、本発明の第１の実施形態における液晶表示装置の駆動方法を、図２、図３、図４、図５、図１３、図１４をさらに参照して説明する。
【００１０】
図２は、逆転移係数導出部１０１の内部構成を示すブロック図であり、図３は、逆転移係数導出部１０１を構成する逆転移係数算出部２０２の入出力特性を示す図である。
図４は、フィルタリング部１０２の構成例を示す図である。
図５は、電圧印加部１０４が液晶パネル１０５に印加する電圧レベルを示した図である。
【００１１】
図１３、１４は、逆転移防止駆動制御部１０３の動作を説明する図である。
【００１２】
逆転移係数導出部１０１は、入力する映像信号からピークレベル検出部２０１において、1画面ごとの入力信号の最大値を検出する。逆転移係数算出部２０２は、ピークレベル検出部２０１が検出する最大値と、あらかじめ与えられた逆転移基準レベルから、入力した映像信号を表示した際の逆転移現象の生じやすさを示す逆転移係数を、たとえば図３に示す特性に基づいて算出する。すなわち、前記逆転移係数が大きいほど、入力された映像信号を表示した際に、パネル上のいずれかの画素に逆転移現象が生じやすく、前記逆転移係数が小さいほど、入力された映像信号を表示した際に、いずれの画素においても逆転移現象は生じにくいことを示す。
【００１３】
フィルタリング部１０２は、前記逆転移係数を入力し、過去に入力した以前の画面に対する逆転移係数との間で平滑化を行う。これは、ある程度の期間、逆転移現象が生じやすい映像が表示されないと、実際には逆転移現象が生じないことに対応するためである。フィルタリング部１０２は、例えば図４（A）あるいは図４（B）で示されるローパスフィルタで実現される。各フィルタ係数は、使用するＯＣＢ液晶の特性あるいは、使用する環境等によって決定する。
【００１４】
逆転移防止駆動制御部１０３は、前記フィルタリング部１０２において平滑化された前記逆転移係数と、映像信号を入力し、図５で示される電圧印加部１０４が液晶パネル１０５に対して行う電圧印加パターン、すなわち、映像信号を液晶パネルに書き込み、その後保持する期間（以下、第1ステップ（期間）と記す）、非映像信号を液晶パネルに書き込み、その後保持する期間（以下、第2ステップ（期間）と記す）の、１フレーム期間内での各々の長さ、あるいは前記第２ステップで液晶パネルに印加される電圧レベル、あるいはその両方を制御する。こうした制御により、図１３、１４に示すように、逆転移駆動制御信号が大きな値である場合、逆転移防止効果を高める必要があるとして、非映像信号に対応する印加電圧を高くする（図１３）、あるいは、前記第１ステップに対して、第2ステップを長くする（図１４）。
【００１５】
以上のように、本実施形態によれば、入力信号のピーク値を検出し、その値からパネル上での逆転移現象の生じやすさを判定し、それに基づいて非映像信号の保持期間、あるいは非映像信号の電圧レベル、あるいはその両方を制御することにより、逆転移現象の抑圧を効果的に高めることが可能となる。
【００１６】
なお、本実施形態において、逆転移係数算出部２０２の入出力特性を図３に示したが、これは一例であり、この特性は使用するＯＣＢ液晶の特性に依存し規定され、また実現規模を考慮して決定されるものである。あるいは、逆転移現象に大きく寄与するのは、ある程度信号レベルが大きな場合であり、これを考慮して図１２に示すように、所定のレベル上のピーク値に対してのみ逆転移係数を算出するようにしても、大きく性能を損なうことはない。
【００１７】
また、本実施形態において、電圧印加部１０４の電圧印加パターンは、実際には例えばフレーム毎に極性が反転されるが、ここでは簡単のため触れていない。
【００１８】
（第２の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置において、ピーク値検出部２０１は、フレームごとに入力する映像信号のうちの最大値を検出した。しかしながら、逆転移現象は画素に一定期間連続して高レベルの映像が表示される、すなわち低電圧の印加が継続される場合に発生するもので、毎フレーム高いピーク値が検出される場合でも、そのピーク値が表示される画素が異なれば、必ずしも逆転移現象は生じない。こうした場合でも、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置では、逆転移防止駆動が強化され、表示輝度をロスするなどの弊害が生じる。そこで、本発明の第２の実施形態では、液晶パネルを複数の領域に分割し、個々の領域ごとに逆転移係数を導出し、逆転移現象の発生確率をより精度高く検出するようにしたものである。
【００１９】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図６において、第２の実施形態に係る液晶表示装置は、逆転移係数導出部６０１と、フィルタリング部６０２と、逆転移防止駆動制御部１０３、電圧印加部１０４、および液晶パネル１０５とを備える。
【００２０】
図６に示すように、第２の実施形態に係る液晶表示装置では、上記第１の実施形態に係る液晶表示装置の逆転移係数導出部１０１と、フィルタリング部１０２を、それぞれ逆転移係数導出部６０１と、フィルタリング部６０２に置き換えた構成である。なお、第２の実施形態に係る液晶表示装置のその他の構成は、上記第1の実施形態に係る液晶表示装置の各構成と同様であり、当該構成については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００２１】
以下、本発明の第２の実施形態における液晶表示装置の駆動方法を、図７、図８、図９をさらに参照して説明する。
【００２２】
図７は、逆転移係数導出部６０１の内部構成を示すブロック図である。
図８は、フィルタリング部６０２の内部構成を示すブロック図である。
図９は、本実施例でのパネルの領域分割を示した図である。
【００２３】
第１の実施形態と同様に、逆転移係数導出部６０１は、入力する映像信号と、あらかじめ与えられる逆転移基準レベルを入力とする。逆転移係数導出部６０１の内部では図７で示すとおり、図９で示す（M×N）個の領域ごとに、ピーク値を検出し、このピーク値を元に、逆転移係数算出部２０２で（M×N）個の逆転移係数を算出する。
フィルタリング処理部６０２は、図８で示すとおり、前記（M×N）個の逆転移係数を入力し、前記第1の実施形態におけるフィルタリング処理部１０２と同様の入出力特性をもつ（M×N）個のフィルタ部８０１で、過去のフレームに対して検出された逆転移係数との間での平滑化処理を行う。この（M×N）個のフィルタ部８０１の出力値の最大値を最大値検出部８０２で検出し、逆転移駆動制御信号として出力する。
【００２４】
以上のように、本実施形態によれば、液晶パネルを複数の領域に分割し、その各々の領域に対して算出した逆転移係数の最大値を抽出し、これをもとに逆転移防止駆動を制御することにより、逆転移現象の発生度合いをより精度高く検出することができ、これによって過度の輝度低下を抑圧することが可能となる。
なお、本実施形態では、画面を（M×N）個の領域に分割し、個々の領域のサイズを（ｘ画素×ｙライン）としたが、逆転移現象の抽出に関して理想的には１画素ごとに逆転移係数を算出することが望ましい。
【００２５】
（第３の実施形態）
我々は、逆転移現象とパネルの温度の間には相関があることを確認している。これは液晶材料に依存するもので、例えばパネル温度が低いほど逆転移現象は発生しにくくなる結果を得ている。
そこで、本発明の第３の実施形態では、液晶パネルの温度を検出し、これに応じて逆転移基準レベルを制御することにより、逆転移防止駆動の精度を向上するようにしたものである。
【００２６】
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１０において、第３の実施形態に係る液晶表示装置は、温度検出部１００１、逆転移基準レベル算出部１００２、逆転移係数導出部１０１と、フィルタリング部１０２と、逆転移防止駆動制御部１０３、電圧印加部１０４、および液晶パネル１０５とを備える。
【００２７】
図１０に示すように、第３の実施形態に係る液晶表示装置では、上記第１の実施形態に係る液晶表示装置に、新たに温度検出部１００１と、逆転移基準レベル算出部１００２を加えた構成である。なお、第３の実施形態に係る液晶表示装置のその他の構成は、上記第１の実施形態に係る液晶表示装置の各構成と同様であり、当該構成については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００２８】
以下、本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の駆動方法を、図１１をさらに参照して説明する。
図１１は、逆転移基準レベル算出部１００２の入出力特性を示した図である。
温度検出部１００１は、液晶パネルの温度を検出する。ここで検出された温度が、図１１で示す入出力特性を有する逆転移基準レベル算出部１００２に入力される。図１１では、パネル温度が高いほど逆転移現象が発生しやすく、そのため、逆転移基準レベルを低くし、大きな逆転移駆動制御信号が算出されやすくする。
【００２９】
以上のように、本実施形態によれば、パネル温度に依存して逆転移基準レベルを算出し、これをもとに逆転移駆動を制御することにより、逆転移の発生程度をより精度高く検出することが可能となり、逆転移現象の抑圧精度向上と、過度の輝度低下を抑圧することが可能となる。
【００３０】
なお、本実施形態では、逆転移基準レベル算出部１００２の入出力特性として図１１に示す特性を例示しているが、パネル温度と逆転移現象の生じやすさは、使用する液晶材料に依存して決まるもので、材料によっては高温ほど逆転移が生じにくいパネルとすることも可能であり、それに応じて逆転移基準レベル算出部１００２の入出力特性を規定する必要があることはいうまでもない。
【００３１】
（第４の実施形態）
第１から第３の実施形態において、逆転移現象の抑圧効果を高めるためには、電圧印加部１０４が液晶パネル１０５に印加する非映像信号の電圧レベルを高くするか、前記液晶パネル１０５が前記非映像信号を保持する期間を長くするか、その両方を実施するかのいずれかであった。しかしながら、印加しうる高電位には限界があり、また非映像信号保持期間の長期化は表示輝度の低下を招く。
そこで、本発明の第4の実施形態に係る液晶表示装置は、輝度低下を招くことなく逆転移抑圧効果を高めるようにしたものである。
【００３２】
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１５において、第４の実施形態に係る液晶表示装置は、逆転移係数導出部１０１と、フィルタリング部１０２と、逆転移防止駆動制御部１５０３、電圧印加部１０４、および液晶パネル１０５とを備える。
【００３３】
図１５に示すように、第４の実施形態に係る液晶表示装置では、上記第１の実施形態に係る液晶表示装置の逆転移防止駆動制御部１０３を、逆転移防止駆動制御部１５０３に置き換えた構成である。なお、第４の実施形態に係る液晶表示装置のその他の構成は、上記第１の実施形態に係る液晶表示装置の各構成と同様であり、当該構成については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００３４】
以下、本発明の第４の実施形態における液晶表示装置の駆動方法を、図１６をさらに参照して説明する。
【００３５】
図１６は、逆転移防止駆動制御部１５０３の入出力特性を示した図である。
【００３６】
逆転移防止駆動制御部１５０３は、新たにあらかじめ与えられる振幅抑圧信号レベル（以下Ｌｓと記す）を入力とする。前記逆転移防止駆動制御部１５０３に入力する逆転移駆動制御信号が逆転移防止効果強化の必要性を示すレベル、すなわちK_typ.よりも大きく、前記逆転移防止駆動制御部１５０３に入力する映像信号のレベルが、前記Ｌｓ以上の場合、図１６（A）で示すように、入力する映像信号のレベルを抑圧して出力する。ここで、前記Ｌｓ以上のレベルの映像信号に対して適用されるゲインは、例えば図１６（B）のように決めることができる。ここで与えられるゲインGにより、前記Ｌｓ以上のレベルの映像信号に対する前記逆転移防止駆動制御部１５０３の入出力特性は
OUT＝Ls＋（IN−Ls）×G
となる。この逆転移防止駆動制御部１５０３で振幅制御された映像信号が電圧印加部１０４に入力し、前記信号レベルに対応した電位が液晶パネル１０５に印加される。
【００３７】
以上のように、本実施形態では、逆転移防止駆動を強化する際、所定の振幅抑圧信号レベル以上の信号に対してのみ振幅の抑圧を行うことにより、非映像表示期間を長くする場合と比較し、表示される映像の明るさの低下を抑圧することが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、
入力信号のピーク値を検出し、その値からパネル上での逆転移現象の生じやすさを判定し、それに基づいて非映像信号の保持期間、あるいは非映像信号の電圧レベル、あるいはその両方を制御することにより、逆転移現象の抑圧を効果的に高めることが可能となる（第１の実施形態）。
【００３９】
液晶パネルを複数の領域に分割し、その各々の領域に対して算出した逆転移係数の最大値を抽出し、これをもとに逆転移防止駆動を制御することにより、逆転移現象の発生度合いをより精度高く検出することができ、これによって過度の輝度低下を抑圧することが可能となる（第２の実施形態）。
【００４０】
パネル温度に依存して逆転移基準レベルを算出し、これをもとに逆転移駆動を制御することにより、逆転移の発生程度をより精度高く検出することが可能となり、逆転移現象の抑圧精度向上と、過度の輝度低下を抑圧することが可能となる（第３の実施形態）。
【００４１】
逆転移防止駆動を強化する際、所定の振幅抑圧信号レベル以上の信号に対してのみ振幅の抑圧を行うことにより、非映像表示期間を長くする場合と比較し、表示される映像の明るさの低下を抑圧することが可能となる（第４の実施形態）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の逆転移係数導出部の内部構成を示すブロック図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の逆転移係数算出部の入出力特性を示す図
【図４】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置のフィルタリング部の構成例を示すブロック図
【図５】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の電圧印加部の駆動波形を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の逆転移係数導出部の内部構成を示すブロック図
【図８】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置のフィルタリング部の内部構成を示すブロック図
【図９】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置のパネルの領域分割イメージを示した図
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の逆転移基準レベル算出部の入出力特性を示す図
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の逆転移係数算出部の別の入出力特性を示す図
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の逆転移防止駆動制御部の動作を説明する図
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の逆転移防止駆動制御部の動作を説明する図
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る液晶表示装置の逆転移防止駆動制御部の動作を説明する図
【符号の説明】
１０１、６０１、１００１ 逆転移係数導出部
１０２、６０２、１００２ フィルタリング処理部
１０３、１５０３ 逆転移防止駆動制御部
１０４ 電圧印加部
１０５ 液晶パネル
２０１ ピークレベル検出部
２０２ 逆転移係数算出部
７０１、７０２、７０３ ピークレベル検出部
８０１ フィルタ部
８０２ 最大値検出部

Claims (8)

1. ＯＣＢ液晶が挟持された液晶パネル部と、
   前記ＯＣＢ液晶に電圧を印加する電圧印加部と、
   映像信号と逆転移基準レベルとを入力し、前記ＯＣＢ液晶に印加される電圧と逆転移状態変化の発生度合いとの相関によって規定される逆転移係数を出力する逆転移係数導出部と、
   前記逆転移係数を入力し、前記逆転移係数に対してフィルタリング処理を施し、フィルタリング処理後の値を逆転移駆動制御信号として出力するフィルタリング処理部と、
   前記映像信号と前記逆転移駆動制御信号を入力し、前記液晶パネル部へ供給する映像信号を前記液晶パネル部に供給し保持する第１ステップ期間と前記映像信号とは別の非映像信号を前記液晶パネル部に供給し保持する第２ステップ期間とからその１周期を構成し、前記第１ステップ期間と第２ステップ期間において、前記電圧印加部が前記液晶パネル部に対して行う電圧印加を制御する逆転移防止駆動制御部と
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 液晶パネル部の温度を検知する温度検出部を備え、前記温度検出部が検出する温度に応じて逆転移基準レベルを制御することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 逆転移係数導出部は、映像信号のレベルが、逆転移基準レベルよりも大きい場合のみ逆転移係数を規定することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 逆転移防止駆動制御部は、前記逆転移駆動制御信号に応じて、前記第２ステップ期間における液晶パネルに印加する電位を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 逆転移防止駆動制御部は、前記逆転移駆動制御信号に応じて、前記第１ステップ期間と第２ステップ期間の比率を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 逆転移防止駆動制御部は、基準となる振幅抑圧信号レベルを入力し、前記逆転移駆動制御信号に応じて、前記基準となる振幅抑圧信号レベル以上の前記映像信号に対して、その振幅を抑圧する振幅調整を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 逆転移係数導出部は、入力する映像信号の１画面ごとの最大値を検出し、検出した最大値によって逆転移係数を算出することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 逆転移係数導出部は、液晶パネル部を複数の領域に分割した各々の領域に表示される映像信号の１画面ごとの最大値を検出し、検出した最大値によって逆転移係数を算出することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。

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