JP5209839B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は表示装置に関する。
表示装置の画像の表示方式には、各画素領域で見た場合、CRTに代表される表示時間と非表示時間が繰り返されるインパルス型の表示方式と、液晶や有機ELに代表される連続して表示が行われるホールド型の表示方式に分類できることが知られている。このうち、ホールド型の表示方式では、目視上の応答時間が画像がホールドされる時間にも影響されるため、インパルス型の表示装置より応答速度が遅く見えるという欠点が指摘されるに至っている。
これに対し、特許文献1には通常の表示画像をnライン表示した後に、まとめてmライン分(一例としてn=m=4)黒画像を表示することにより擬似的にインパルス型の表示を実現し、目視上の応答速度を向上する技術が記載されている。
特願2003―000757
しかし、表示装置が大型化するに従い、あるいは黒の表れる間隔を増やして目視上の応答速度をさらに改善するために動作周波数を向上する場合(例えば80Hz以上)、または画素容量が増大するに従い、特許文献1の技術を適用すると種々の特有の表示ムラが生じる場合があることが発明者により判明するに至った。それゆえ、この改善に際して更なる画質向上技術を適用することが望ましいことが発明者により明らかとなった。
特有の表示ムラには種々のものがあるため、詳細は実施例にて説明する。
特有の表示ムラを解決するための代表的な手段を例示すれば、例えば次のようになる。
(1)
本発明による表示装置は、例えば、複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、前記ゲート信号線毎に走査ラインを制御し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
該黒画像の表示後で、該黒画像と異なる映像信号を前記映像信号線に出力する最初の走査ラインの書き込み期間を、その次の走査ラインの書き込み期間と異なった長さとし、
前記最初の走査ラインの書き込み期間は、前記最初の走査ラインの書き込み期間と前記次の走査ラインの書き込み期間で映像信号の極性が異なる駆動で次の走査ラインの書き込み期間より短いことを特徴とする。
(2)
本発明による表示装置は、例えば、(1)を前提とし、前記最初の走査ラインの書き込み期間は、前記最初の走査ラインの書き込み期間と前記次の走査ラインの書き込み期間で映像信号の極性が異なる駆動で他の走査ラインの書き込み期間より短いことを特徴とする。
(3)
本発明による表示装置は、例えば、複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、前記ゲート信号線毎に走査ラインを制御し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
該黒画像の表示後で、該黒画像と異なる映像信号を前記映像信号線に出力する最初の走査ラインの書き込み期間を、その次の走査ラインの書き込み期間と異なった長さとし、
前記最初の走査ラインの書き込み期間と前記次の走査ラインの書き込み期間で映像信号の極性が異なる駆動で、ゲート信号のオン期間が、前記最初の走査ラインの書き込み期間で前記次の走査ラインの書き込み期間より短いことを特徴とする。
(4)
本発明による表示装置は、例えば、複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
該黒画像の表示後に最初にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧を、その次にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧と異なった値とし、
前記黒画像の表示後に最初にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧は、前記黒画像の表示後の最初の映像信号と次の映像信号で極性が異なる駆動で、前記黒画像の表示後の2番目にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧より低いことを特徴とする。
(5)
本発明による表示装置は、例えば、複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
該黒画像の表示後に最初にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧を、その次にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧と異なった値とし、
前記黒画像の表示後に最初にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧は、前記黒画像の表示後の最初の映像信号と次の映像信号で極性が同じ駆動で、前記黒画像の表示後の2番目にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧より高いことを特徴とする。
(6)
本発明による表示装置は、例えば、複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、前記ゲート信号線毎に走査ラインを制御し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
該表示装置に均一な輝度の表示画像を表示させる信号を外部から入力した場合、該黒画像の表示後の最初に位置する1番目の走査ラインの映像信号線の電圧、前記1番目の走査ラインから数えて3番目に位置する3番目の走査ラインの映像信号線の電圧を異なった値とし、
該黒画像の表示後の前記1番目の走査ラインの映像信号と、前記1番目の走査ラインに隣接する2番目の走査ラインの映像信号の極性の異なる駆動で、前記1番目の走査ラインの映像信号の電圧は前記3番目の走査ラインの映像信号の電圧より低いことを特徴とする。
(7)
本発明による表示装置は、例えば、複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、前記ゲート信号線毎に走査ラインを制御し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
該表示装置に均一な輝度の表示画像を表示させる信号を外部から入力した場合、該黒画像の表示後の最初に位置する1番目の走査ラインの映像信号線の電圧、前記1番目の走査ラインから数えて3番目に位置する3番目の走査ラインの映像信号線の電圧を異なった値とし、
該黒画像の表示後の1番目の走査ラインの映像信号と、前記1番目の走査ラインに隣接する2番目の走査ラインの映像信号の極性が同じ駆動で、前記1番目の走査ラインの映像信号の電圧は前記2番目の走査ラインの映像信号の電圧より高いことを特徴とする。
(8)
本発明による表示装置は、例えば、複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、2以上の映像表示ラインのゲート信号線が順にオンすることで当該映像表示ラインに対応する画素に映像が書き込まれた後、2以上の黒挿入ライン分のゲート信号線が同時にオンし、前記複数ラインに対応する画素に黒が書き込まれることで周期的に黒画像を挿入表示する表示装置であり、
挿入表示する黒画像を表示する場合の前記ゲート信号線がオンとなる期間は、挿入表示する黒画像以外の画像を表示する場合の前記ゲート信号線がオンとなる期間より短くすることを特徴とする
(9
本発明による表示装置は、例えば、複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置であり、
挿入表示する黒画像を表示する場合の前記ゲート信号線のオン電圧だけは、他の画像を表示する場合の前記ゲート信号線のオン電圧より高くすることを特徴とする。
通常の画像表示と黒画像の表示を周期的に繰り返し目視上の応答速度を向上する表示装置にて、その表示方法に起因して生じる特有の表示むらを低減することができ、高速できれいな表示が実現する。
以下、本発明による表示装置の実施例を図面を用いて説明する。
<全体構成概略>
本発明による表示装置は、表示素子を構成要素として有する。図1はコントローラTCONからの信号による表示素子への表示信号の生成経路を示すシステム概略図である。表示装置の外部からの信号、例えばTVの信号、PCの信号、他各種制御信号が外部入力OIとしてコントローラTCONに入力する。コントローラTCONは該信号を表示素子に画像表示を行うための信号に加工する。この信号は表示素子により異なり、例えば表示素子が液晶表示装置の場合、EL表示装置の場合、FED表示装置の場合など、それぞれに表示装置に応じて必要な信号に加工される。表示装置が一例として液晶表示装置の場合、コントローラTCONからは映像信号線駆動回路DDへ映像信号線駆動回路用信号DSを供給し、ゲート信号線駆動回路GDへゲート信号線駆動回路用信号GSを供給する。電源回路PSから映像信号線駆動回路DDへは回路自体の駆動電圧や複数の階調基準電圧を含む映像信号線駆動回路用各種電圧Vdを供給し、ゲート信号線駆動回路GDへはゲート信号線駆動回路自体の駆動電圧やゲート電圧の基準となる等のゲート信号線駆動回路用各種電圧Vgを供給する。また、表示素子の共通電位として共通信号線電圧Vcを供給する。映像信号線駆動回路DDからは映像信号線DLに映像信号を、ゲート信号線駆動回路GDからはゲート信号線GLにゲート信号を供給し、画素に設けられたスイッチング素子TFTによりゲート信号線GLの制御信号に応じて映像信号線DLの電位が画素電極PX(後述)に供給される。この画素電極PXと共通信号線電圧Vcの間の電界あるいは電圧差で液晶分子を駆動することにより、液晶層の状態を変化させ画像表示を実現する。複数の映像信号線DLおよびゲート信号線GLがマトリックス状に配置され表示領域DRが構成される。この表示領域中には、例えば隣接する映像信号線DLと隣接するゲート信号線GLとで囲まれた領域として、多数の画素領域が形成されている。
<黒画像の表示概念例の説明>
図2は黒画像を表示装置に表示するための概念を示す説明図である。外部入力OIからが映像信号線DLに接続された各画素に順次表示すべき情報が1,2,3、4,5と順に入力される。この外部から与えられる情報には、どのようにして周期的に黒データを表示するかという情報は存在しないため、これをコントローラTCONにて黒情報を含んだ情報に修正する。修正後の表示用データをDataとして示す。1,2,3,4の後に黒データが設けられ、その後5,6,7,8の後に黒データとなっている。このように、一例として4つの表示データに対して1つの黒データを表示するためのデータセットを作成する。このとき、外部から入力される情報を表示装置に完全に表示するために、1,2,3,4と順に入力される各表示データの表示期間は、黒を表示しない方式の場合より短くなるように構成されている。
図3は図2にて生成されたDataをどのように表示するかを示す説明図である。横軸が時間軸、縦軸が走査ライン(ゲート信号線GL)の位置に相当する。矩形状の領域がフレームに相当する。表示装置の解像度が種々有り、例えばXGAでは768本の走査ラインを少なくとも有する。
まず、斜めの実線に示すように、映像が第1フレームでは最初の走査ライン(第1ライン)から最後の走査ライン(第768ライン)まで順次画素に書き込まれていく。通常の表示装置ではこれが第2フレーム、第3フレームとこれを繰り返す。一方黒画像を表示する方式では、これに破線で示した黒の書き込みが追加される。実線で示した映像と破線で示した黒は平行になっている。これは、映像信号の書き込み後一定時間を経過後に黒を書き込むことで、各画素は通常の画像表示と黒表示を繰り返して表示することになり、目視上の応答速度が向上することを示している。
図3の表示データと黒データの書き込みタイミングの様子を、さらに図4を用いて詳細に説明する。図4では説明のため走査ラインがL1〜L36の36本の場合を用いて説明する。本数が増えても概念は同じであるが、図示し切れなくなるため本数を削減した図で説明する。横軸は図3同様の時間軸である。
映像信号線DLに加わる信号を図4により順に説明する。まず最初に1,2,3,4の映像が、同期してゲート信号線GLがONすることで順にL1〜L4に対応する画素に書き込まれる。その次に、黒データが映像信号線に加わる。このとき、少し離れたL13〜L16の4ライン分のゲート信号線GLがONすることで、L13〜L16の4ラインに対応した画素に同時に黒が書き込まれる。次に、5,6,7,8の映像が、同期してゲート信号線GLがONすることで順にL5〜L8に対応する画素に書き込まれる。その次に、黒データが映像信号線に加わる。このとき、先に黒を書き込んだL13〜L16の4ライン分に続く4ラインL17〜L20のゲート信号線GLがONすることで、L17〜L20の4ラインに対応した画素に同時に黒が書き込まれる。以下図4に示すように映像と黒の書き込みが続いていく。
21,22,23,24の映像をL21〜L24に書き込んだ後、L33〜L36に黒画像が書き込まれる。これで黒画像は表示領域の最下段まで書き込まれたことになる。このため、その後の黒データの書き込みは先頭に戻ることになる。すなわち、25,26,27,28の映像をL25〜L28に書き込み、次に映像信号線DLには黒データが入力される。このときL1〜L4のゲート信号線GLがONすることで、L1〜L4の4ラインに同時に黒が書き込まれることになる。その後、黒表示は図2に示すように順次下のラインに繰り返されていく。33〜36の映像をL33〜L36に書き込むことで映像はL1〜L36の全ラインに表示を完了する。黒は33〜36の映像に引き続きL9〜L12のラインに表示されることで、黒も全ラインへの表示を完了する。
以上により映像、黒のいずれの情報も全ラインに表示することが実現する。
図5は図4に対応した説明図で、各ライン毎に書き込まれる映像信号、黒信号をより分かりやすく示す。太い黒枠線で囲まれた1〜36の数字は、そのタイミングでその情報が画素に書き込まれることを示す。それ以外に数字は、その数字の映像がスイッチング素子TFTにより保持され表示が継続していることを示す。黒い塗りつぶしは、そのタイミングで黒が画素に書き込まれることを示す。Bは、黒表示が継続していることを示す。
L1には映像”1”が書き込まれた後、映像”1”が表示され続ける。その後、黒データが書き込まれ、黒画像”B”が保持されつづける。以下L12まで同様である。L13〜L36は先に黒画像”B”が書き込まれ、その後映像が書き込まれることになる。最初の1フレームではこのように黒を書き込むタイミングが異なるが、これは表示装置を起動した0.1秒未満のわずかな瞬間に過ぎず、それ以降は図6に示す表示パターンが反復されることになる。これにより、各ラインで映像の表示期間と黒の表示期間の比は略等しくなる。
ここで略等しいとしているのは、例えば4ライン同時に黒を書き込むため、映像の表示期間と黒の表示期間の比に数10μs程度のずれが隣接する4ラインで生じるためである。しかし、この程度の表示時間のずれは目視上ほとんど問題とならない僅かなものであり、特に解像度が高くなるほどその差は低減するため、例えばXGA以上のような高解像度では実用上許容できるレベルであり、その意味で略等しいという用語を用いている。
<第1の現象への対応>
図7は、本発明にて対応する現象の一例である。表示領域DRに均一な中間調を表示した場合、Xで示すような輝度の異なる複数の線が筋状に見えるという現象を発見した。検討の結果、これは黒画像を書き込んだ後の最初のラインと以降のラインで、画素に書き込まれる実効的な電圧が異なってしまうことが原因と判明した。
図8、図9にて説明する。図中でL4〜L8およびBは図4〜図6にて説明したデータの書き込みを示している。
図8(a)は黒書き込みを行わない通常の場合に映像信号線DLに加わる信号を示した図である。均一な画像を表示する場合、ドット反転駆動あるいはそれに準じる駆動では、極性の異なる同一階調の信号が映像信号線DLに順次印加される。図8(b)は黒書き込みを行う場合である。一例として、図4〜図6での説明に対応し、L4とL5の間でL13〜L16に黒を書き込む際の映像信号線DLに加わる信号を示している。Bの期間では、黒を書き込む目的で、映像信号線DLにL4あるいはL5〜L8と全く異なる黒電圧が加わることが示されている。
図9(a)および図9(b)はそれぞれ図8(a)および図8(b)に対応する図で、図8のドット反転での例に対しフレーム反転での信号を示した図である。黒を書き込む際に全く異なる電圧が加わる点は、図8の場合と共通であることが理解される。
図8(b)から分かるように、BからL5への電圧の変化量は、L5からL6、L6からL7、L7からL8への電圧の変化量に比べ約半分と小さくなっていることが分かる。このため、画素に電圧を書き込むことが、L5ではL6〜L8より容易となっており、このためL5の輝度がL6〜L8の輝度と異なってしまうことになる。図9(b)の場合は、逆にBからL5への電圧の変化量は、L5からL6、L6からL7、L7からL8への電圧の変化量に比べ大きくなっていることが分かる。このため、画素に電圧を書き込むことが、L5ではL6〜L8より困難となっており、このためL5の輝度がL6〜L8の輝度と異なってしまうことになる。これが、図7のXの発生原因であり、黒の書き込みに対応して生じるため、4ライン単位で黒を書き込む場合には4ライン毎に発生することになる。
図10(a)は図8(b)のドット反転時で、筋状の輝度変動を解消するための駆動である。上側は図8(b)に相当する映像信号線DLの信号、下側はL4〜L8の各ゲート信号線GLを示すものであり、L4〜L8に相当してGL4〜GL8と記載している。L5の時間をL6〜L8より短くすることで、L5の書き込み時間をL6〜L8より短くし、L5で画素に書き込まれる電圧をL6〜L8に近づけている。これにより、輝度の変動を抑制することができる。
図10(b)は図9(b)のフレーム反転時で、筋状の輝度変動を解消するための駆動である。上側は図9(b)に相当する映像信号線DLの信号、下側はL4〜L8の各ゲート信号線GLを示すものであり、L4〜L8に相当してGL4〜GL8と記載している。L5の時間をL6〜L8より長くすることで、L5の書き込み時間をL6〜L8より長くし、L5で画素に書き込まれる電圧をL6〜L8に近づけている。これにより、輝度の変動を抑制することができる。
図10(a)、図10(b)には、例えば周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、黒画像の表示後で、該黒画像と異なる映像信号を映像信号線に出力する最初の期間を、その次の期間と異なった長さとする発明の概念が示されている。
また図10(a)には、前記最初の期間は、前記最初の期間と前記次の期間で映像信号の極性が異なる駆動で次の期間より短くする発明の概念が示されている。
また図10(a)には、前記最初の期間は、前記最初の期間と前記次の期間で映像信号の極性が異なる駆動で他の期間より短くする発明の概念が示されている。
さらに図10(a)には、前記最初の期間と前記次の期間で映像信号の極性が異なる駆動で、ゲート信号のオン期間が、前記最初の期間で前記次の期間より短くする発明の概念が示されている。
一方、図10(b)には、前記最初の期間は、前記最初の期間と前記次の期間で映像信号の極性が同じ駆動で次の期間より長くする発明の概念が示されている。
また図10(b)には、前記最初の期間は、前記最初の期間と前記次の期間で映像信号の極性が同じ駆動で他の期間より長くする発明の概念が示されている。
さらに図10(b)には、前記最初の期間と前記次の期間で映像信号の極性が同じ駆動で、ゲート信号のオン期間が、前記最初の期間で前記次の期間より長くする発明の概念が示されている。
図11(a)は図8(b)のドット反転時で、筋状の輝度変動を解消するための別の駆動であり、図10(a)に対応する図である。ゲート電圧GL5を他のゲート電圧GL6〜GL8より小さくすることで、スイッチング素子TFTの書き込み特性をL5とL6〜L8で異ならしめ、L5で画素に書き込まれる電圧をL6〜L8に近づけている。これにより、輝度の変動を抑制することができる。
なお、図11(a)はL5の時間をL6〜L8より短くし効果の一層の拡大を図っているが、L5〜L8の時間を同じにしてGL5の電圧をGL6〜GL8より低くするだけでも効果が見込めることは明らかである。
図11(b)は図9(b)のフレーム反転時で、筋状の輝度変動を解消するための別の駆動であり、図10(b)に対応する図である。ゲート電圧GL5を他のゲート電圧GL6〜GL8より大きくすることで、スイッチング素子TFTの書き込み特性をL5とL6〜L8で異ならしめ、L5で画素に書き込まれる電圧をL6〜L8に近づけている。これにより、輝度の変動を抑制することができる。
なお、図11(b)はL5の時間をL6〜L8より長くし効果の一層の拡大を図っているが、L5〜L8の時間を同じにしてGL5の電圧をGL6〜GL8より高くするだけでも効果が見込めることは明らかである。
図11(a)および図11(b)には、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、黒画像の表示後に最初にオンとなるゲート信号線GLのオン電圧を、その次にオンとなるゲート信号線GLのオン電圧と異なった値とする発明の概念が示されている。
また図11(a)には、前記黒画像の表示後に最初にオンとなるゲート信号線GLのオン電圧は、前記黒画像の表示後の最初の映像信号と次の映像信号で極性が異なる駆動で、前記黒画像の表示後の2番目にオンとなるゲート信号線GLのオン電圧より低くする発明の概念が示されている。
また図11(b)には、前記黒画像の表示後に最初にオンとなるゲート信号線GLのオン電圧は、前記黒画像の表示後の最初の映像信号と次の映像信号で極性が同じ駆動で、前記黒画像の表示後の2番目にオンとなるゲート信号線GLのオン電圧より高くする発明の概念が示されている。
図12(a)は図8(b)のドット反転時で、筋状の輝度変動を解消するための別の駆動である。本来映像信号線DLに加えるべき電圧の振幅をV2とした場合、黒書き込み後に最初のライン、例えばL5のみ映像信号線DLの電圧を本来のV2より低いV1とすることで、結果的に画素に書き込まれる電圧をL5〜L8で均一化することを図っている。この電圧の変更は、コントローラTCONでデータの階調値を制御することによっても達成できる。例えばドット反転でノーマリーブラックの場合には、階調データの値を他のラインより低い値に置き換えればよい。
図12(b)は図9(b)のフレーム反転時で、筋状の輝度変動を解消するための別の駆動である。本来映像信号線DLに加えるべき電圧の振幅をV2とした場合、黒書き込み後に最初のライン、例えばL5のみ映像信号線DLの電圧を本来のV2より高いV1とすることで、結果的に画素に書き込まれる電圧をL5〜L8で均一化することを図っている。この電圧の変更は、コントローラTCONでデータの階調値を制御することによっても達成できる。例えばフレーム反転でノーマリーブラックの場合には、階調データの値を他のラインより高い値に置き換えればよい。
図12(a)および図12(b)には、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、該表示装置に均一な輝度の表示画像を表示させる信号を外部から入力した場合、黒画像の表示後の1番目の映像信号の電圧と3番目の映像信号の電圧を異なった値とする発明の概念が示されている。
また図12(a)には、黒画像の表示後の1番目の映像信号と2番目の映像信号の極性の異なる駆動で、前記第1番目の映像信号の電圧は前記第3番目の映像信号の電圧より低くする発明の概念が示されている。
また図12(b)には、黒画像の表示後の1番目の映像信号と2番目の映像信号の極性が同じ駆動で、前記第1番目の映像信号の電圧は前記第2番目の映像信号の電圧より高くする発明の概念が示されている。
<第2の現象への対応>
図13は、本発明にて対応する現象の別の一例である。図13(a)に示すように、表示領域DRに均一な中間調を表示しその中にIMGで示すような帯状の画像を表示した場合、Yで示すように輝度の異なる帯状の輝度が異なる部分が生じしてしまう。分かりやすさのため、以降このYをゴーストと称する。このゴーストは、図13(b)に示すようにIMGを矢印の方向にスクロールしながら表示した場合、一緒に矢印の方向にスクロールする。
またこのゴーストは必ずしも画面の右から左まで輝度が均一とは限らず、むしろ図13(c)に示すようにゲート信号線駆動回路GDの近くで強くなる傾向が判明した。見え方の一例として、例えば図4〜図6のようなタイミングで黒挿入を行った場合を説明する。図13(d)に示すように、L5〜L8に明るい表示を行い、他のラインに中間調の表示を行った際に、L17〜L20に相当する位置に明るめの中間調がゴーストとなって現れる。
ドット反転の場合を例にとり、発明者が解明した原因を説明する。
図14はL8〜L17の間での映像信号線DLに加わる信号と、それによりL17のラインの画素の電圧PX(17)の関係を示した図である。横軸は時間である。まずL8には図13(d)に示したように明るい画像が書き込まれるため、映像信号線DLの電圧は高いものとなっている。図4の例では、L8に画像を書き込んだ直後に、L17〜L20に黒を書き込むことになる。このため、映像信号線DLの電圧はL17〜L20に黒を書き込むための黒電圧B(L17〜L20)となる。このとき、図14の左下に示すように、L17〜L20に相当するゲート信号線GL17〜GL20にはON電圧が加わり、黒電圧がL17〜L20に相当する画素に書き込まれる。
しかしこのとき、L8の電圧が高いものとなっているため、周波数が高い場合、画面サイズが大きい場合、画素容量が大きい場合などでは、L17からL20に書き込まれる電圧が黒電圧からずれることが判明した。L17に対応する画素に書き込まれる電圧PX(17)にて説明する。
PX(17)の電圧はL8の前半では、前のフレームに書き込まれた表示用電圧V1を保持している。L8の後半で、GL17が立ち上がり始めると、スイッチング素子TFTがON状態に移行し始めるため、PX(17)にはL8の表示電圧V2の一部が書き込まれる。次にB(L17〜L20)にて映像信号線DLの電圧は黒となり、GL17がONとなっていることによりPX(17)の電圧も黒に近付く。しかし、周波数が高い場合、画面サイズが大きい場合、画素容量が大きい場合などは、書き込みが不足するようになるため、PX(17)の電圧が黒と一致する前にGL17がOFFとなる。この結果、PX(17)は、黒表示期間であるL9〜L16の間、黒電圧とV3だけずれた電圧を表示し続けることになる。やがてL17にて、PX(17)には正式な中間調の表示電圧V1が書き込まれ、次のPX(17)への黒書き込みまでV1が維持される。
人間が目視する輝度は、輝度を時間積分したものである。したがって、PX(17)の画素の輝度は、V3による輝度の黒表示期間分とV1の輝度の通常表示期間分を足したものとなる。このため、PX(17)の輝度は、V3の存在により、本来目的とした輝度より明るくなって見えることになる。
一方、明るい画像を表示するL5〜L8とは関係のないライン、例えばL25ではこのような変動が生じない。図14に対応する図15にて説明する。L5〜L8以外には中間調が表示される。このためL16に対応する期間、およびL17〜L24,L25に対応する期間は同じ振幅の電圧V1が印加されている。このため、L16の後半でもPX(25)の電圧上昇は限定されたものとなり、B(L25〜L28)での黒書き込みにより正常な黒電位が書き込まれることになる。
以上の原因で、明るい画像を表示するL5〜L8の直後に黒書き込みを行うL17〜L20のみが、黒の表示期間の電圧にV3のずれが生じる分、他の中間調を表示する領域より明るくなって見えることになる。
図16は本現象を抑制する第1の案である。L8の後半にて黒とは異なる表示電圧が書き込まれるのがゴーストの原因であるため、L8の電圧がPX(17)に書き込まれないようにすればこの現象は抑制できることになる。そこで、ゲート信号線GLのONするタイミングを、GL17〜CL20の黒表示時、すなわち通常の表示時より多い複数のラインでゲート信号線GLを同時にONにする時に、通常の画像表示用にゲート信号線GLをONするタイミング(GL17)より遅くした。図16のB(L17〜L20)に対応するGL17〜20の立ち上がりが破線より後であるのに対し、L17に対応するGL17の立ち上がりは破線より前となっている。このようにタイミングをずらすことで、L8の電圧が黒書き込み時の電圧に影響することを回避し、ゴーストを抑制することができる。
図16には、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、挿入表示する黒画像に対応してゲート信号線GLがオンとなるタイミングを、挿入表示する黒画像以外に対応してゲート信号線GLがオンとなるタイミングより遅くする発明の概念が示されている。
また図16には、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、挿入表示する黒画像に対応してゲート信号線GLがオンとなる期間を、挿入表示する黒画像以外に対応してゲート信号線GLがオンとなる期間より短くする発明の概念が示されている。
図17は第2の案で、図16に対応した図である。図17ではゲート信号線GLの立ち上がりのタイミングをずらす代わりに、映像信号線DLの電圧あるいは階調を制御したものとなっている。すなわち、L8での映像信号線の電圧V2が及ぼす変動V3を予め定められたテーブルから参照し、その分B(L17〜L20)に映像信号線DLに加わる電圧をV3分だけずらしたものとなっている。これにより、PX(17)に書き込まれる黒電圧を、他の正常なラインに書き込まれる黒電圧に近づけることができる。図17の例では、B(L17〜L20)の電圧を他の黒書き込み時の電圧より低いものとしている。
黒書き込み時に画素に書き込まれる理想的な電圧は、あくまで黒という特定の状態である。そして、黒書き込みの直前の表示電圧が、黒書き込み時の電圧にどの程度影響するかは、設計やシミュレーションで事前に算定することができる。それゆえ、その算定値からあらかじめV3の電圧を直前の映像信号線の電圧や階調に対応したテーブルとして設定することができる。黒書き込みのタイミングや映像信号線駆動回路DDに階調を指示する機能はコントローラTCONにて実現されるため、テーブルを参照しながら黒書き込み時の映像信号線駆動回路DDへの黒書き込み時の指示データを変更することは容易に実現できる。
図17には、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、挿入表示する黒画像に対応した映像信号線の電圧を、画像としての黒画像表示時の映像信号線の電圧と異なった値とする発明の概念が示されている。
図17では、前記異なった値は、前記挿入表示する黒画像の直前の映像信号の極性が、正極性の場合は画像としての黒画像表示時の映像信号の電圧より低くすることが示されている。前の極性の電圧による黒電圧の変動を回避する概念であるので、挿入表示する黒画像の直前の映像信号が負極性の場合は、前記異なった値は、画像としての黒画像表示時の映像信号の電圧より高くすることになる。
図18は第3の案で、図16に対応した図である。特徴は、黒書き込みに対応するゲートON電圧(GL17〜GL20)をV4,通常の表示画像の書き込み電圧(GL17)をV5として、V4>V5とした点にある。これにより、黒書き込み時であるB(L17〜L20)の期間で、映像信号線DLの黒電圧の画素電極への書き込みを向上し、画素電極の電圧PX(17)に黒電位を書き込むようにしている。このとき、全てのゲート信号線GLのON電圧を高くすれば通常の画像に対しても書き込み率は向上するが、それでは消費電力の増大が生じる。例えば映像信号の振幅が最大となる白表示で、さらにゲート信号線GLの電圧も上げた場合、その分表示装置として瞬間的に使用する電力量は増大してしまい、最大消費電力の増大を招く。この最大消費電力に対応して電源回路PSや各種の安全回路を設ける必要があるため、最大消費電力の増大はコストアップに直結する。一方、黒表示の場合のみON電圧を高くしても、黒の際には映像信号の振幅は最小のため、表示装置全体としては依然として通常の画像表示時よりも低い電力量となる。したがって、黒書き込みに対応するゲートON電圧のみ高くした場合には、最大消費電力の増加を回避できるという特徴がある。
図18には、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、挿入表示する黒画像に対応したゲートのオン電圧を他のゲートのオン電圧より高くする発明の概念が示されている。
図19は図1に対応した図であり、ゲート信号線駆動回路GDに近い側をGN、遠い側をGFとする。図13(c)で、このゴーストYはゲート信号線駆動回路GD側により強く出やすいことを説明した。この理由は、ゲート信号線駆動回路GDに近い側ではゲート信号線GLの波形の鈍りが少なく、急峻に立ち上がり立下りを行えるため、前のラインの表示画像を黒表示時に高い効率で書き込んでしまうからである。それゆえ、図16で説明したように黒書き込み時のみゲート信号線GLの立ち上がりタイミングをずらすことによっても対応することができる。しかし、ゴーストに左右差が有る場合には、このタイミングをずらす効果にも左右差が生じてしまう。そして、あくまで黒を書きこまなければならない以上、ずらす量にも限界がある。
そこで、この左右差の解消をより積極的に行ったのが図20に示す駆動法である。図中上段はゲート信号線GL、中段はゲート信号線駆動回路GDに近い側で図16上段に相当する図であり、映像信号線の信号はDL(GN)となる。図中下段はゲート信号線駆動回路GDに遠い側で図16上段に相当する図であり、映像信号線の信号はDL(GF)となる。
ゲート信号線GL17〜20、GL17とDL(GN)とDL(GF)を比べる。図中の上下方向の破線は、GLとDLのタイミングを比較するために描かれた線である。DL(GN)はDL(GF)より早く立ち上がり、早く立ち下がるようになっている。すなわち、ゲート信号線駆動回路GDに近い側と遠い側で、映像信号線DLとゲート信号線GLの同期をずらしたものとなっている。これにより、ゲート信号線駆動回路GDに近い側、すなわちゲート信号の立ち上がりが急峻な側の映像信号線DL(GN)では、ゲート信号線GLの立ち上がり開始と映像信号線DLの立ち上がり開始までの時間、あるいはゲート信号線GLの立ち下がり開始と映像信号線DLの立ち上がり開始までの時間を、ゲート信号線駆動回路GDに遠い側、すなわちゲート信号の立ち上がりが鈍い側の映像信号線DL(GF)より短くしている。
これにより、ゲート信号駆動回路に近い側GNでは前のラインの表示データを黒に書き込むことを回避し、かつゲート信号駆動回路に遠い側GFではスイッチング素子TFTがOFFになる前に次のラインの信号が書き込まれてしまうことを回避している。したがって、表示画像に影響を与えることなく、ゴーストの左右差を解消することを実現している。
図20には、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、ゲート信号線GLの立ち上がりに対し映像信号線の立ち上がるタイミングを、ゲート信号線駆動回路に近い側で遠い側より早くする発明の概念が示されている。
DL(GN)とDL(GF)でタイミングをずらす方法の例を次に説明する。
図21は映像信号駆動回路DDがDD(1)、DD(2)、……、DD(n)のように複数の駆動回路群に分かれていて、駆動回路群毎に制御する場合の例である。駆動回路群としては、TCP単位、あるいはCOGの半導体チップ単位などが対象例となる。各駆動回路群にはコントローラTCONから映像信号線DLに信号を出すタイミングを指示するクロックパルスCLP1が供給される。各駆動回路群はこのクロックパルスCLP1に基づき映像信号を映像信号線DLに出力する。従来は、このクロックパルスCLP1は全ての駆動回路群に共通であり、それゆえ全駆動回路群が同時に映像信号DLを出力する構成となっていた。しかし図21の構成では、このクロックパルスCLP1を駆動回路群毎に独立させ、CLP1(1)、CLP1(2)、……、CLP1(n)のように各駆動回路群毎に適したタイミングで供給することで図20のような対応を実現する。タイミングの例としては、例えば図22に示すように、CLP1(1)、CLP1(2)、……、CLP1(n)を少しずつずらすことにより達成できる。なお図21は、パルスの立ち上がりあるいは立ち下りで出力を行うことを想定しているため、パルス同士にオーバーラップ期間があっても何ら問題はない。なお、このように映像信号線DLの出力タイミングをずらす概念は、ゴーストへの対応に限らず、ゲート信号線GLに供給される信号の波形鈍りが画面の左右で異なることに起因して生じる種々の表示不具合への対策として一般的に広く適用可能な発明である。
図23は図21の改良例である。図21の例は駆動回路群、すなわちTCP毎あるいはCOGチップ毎の制御であるため、駆動回路群の間でタイミングが急にずれるという構成となっている。図23は駆動回路群の間でのタイミングの急なずれを解消するための構成例である。図21との相違点は、駆動回路群の中に遅延回路DELAYを設け、駆動回路群の中でもタイミングをずらした点にある。駆動回路群にCLP1(1)、CLP1(2)、……、CLP1(n)として供給されたクロックパルスは、駆動回路群の中の遅延回路DELAYにより再生成される。図24は遅延回路が再生成した後のクロックパルスを示す。CLP1(1)に対し、CLP1(1−1)〜CLP1(1−m)が、CLP1(2)に対しCLP1(2−1)〜CLP1(2−m)が、CLP1(n)に対しCLP1(n−1)〜CLP1(n−m)がそれぞれ再生成される。この再生成されたクロックパルスは、駆動回路群の内部で1ライン毎あるいは複数ライン毎にずれたタイミングで生成され、そのタイミングに応じて各駆動回路群から対応した映像信号線DL(1−1)〜DL(1−m)、DL(2−1)〜DL(2−m)、DL(n−1)〜DL(n−m)へ出力される。
図25は図23に対する改良例である。図23では各駆動回路群に独立したCLP1を供給していたが、図25の例では、最初の駆動回路群にCLP1(1)を供給し、以降は駆動回路群に内蔵された遅延回路DELAYによりCLP1(1)より遅れたタイミングで次の駆動回路群にCLP1(2)を供給し、さらに次の駆動回路群にさらに遅れたタイミングでCLP1(3)を供給しと、順次CLP1を供給する。これにより、コントローラTCONから駆動回路群へのCLP1の配線数を低減でき、配線から放射される電磁波によるEMIを低減する効果や、コントローラTCONの端子本数削減による低コスト化等が図れる。
図26はドライバ内の遅延回路DELAYの一例である。データ受信回路RES’がコントローラTCONから遅延量を決めるデータを受信し、レジスタRESに入力する。なお、遅延量を固定とする場合には、レジスタRESに固定値を記憶させておくことで,データ受信回路RES’は省略できる。しかし、データ受信回路RES’によりコントローラTCONからの指示に基づき動的な遅延制御を可能とすることで、スイッチング素子TFTのプロセス変動に対して最適の値に設定することや、画像に応じて最適の値に設定することなどが可能となる。データラッチクロックCLP2の入力回数をカウンタCOUNTで数え、比較器CPにてカウンタの値とレジスタの値を比較する。カウンタの値がレジスタの値に到達すると、比較器CPの出力がONになる。比較器CPがONになると、その出力はリセット入力RSTに入り、カウンタの値を初期化する。これにより、レジスタへの設定値をzとすれば、zクロック毎のサイクルでパルスが生成される。比較器CPからのzクロック毎のパルスと、CLP1(1)はフリップフロップ回路FFに入力される。このフリップフロップ回路FFは、zクロック毎のパルスが入力されると、出力が生じる。この出力は、次のフリップフロップ回路FFのCLP1(1)に対応する入力となる。そしてこの次のフリップフロップ回路FFには、zクロック毎のパルスが入力され、最初のフリップフロップ回路からの入力がONとなった後の、最初のzクロック毎のパルスが入力された時点で出力をONにする。以下、繰り返すことで、DELAY回路が構成される。最初のフリップフロップ回路FFからの出力は、同時に出力端子ブロックOBK(1)に接続する。この出力端子ブロックOBK(1)は、フリップフロップ回路FFからのON信号を受信して、映像信号線DLに所定の画像信号を出力する。以降、出力端子ブロックOBK(2)、OBK(3)、……、OBK(I)にそれぞれに接続されたフリップフロップ回路FFからのON信号が時間差を持ち順次入力されることで、ブロック毎に映像信号線DLに所定の画像信号が順次出力されていく。そして駆動回路群の中の全てのフリップフロップ回路FFがONになると、次の駆動回路群にCLP1(2)として遅延したCLP1が出力される。
このフリップフロップ回路FFは各映像信号線DLに対応するように構成してもよい。しかし、回路規模が増大するという点があるため、1つの駆動回路群の中で数個〜数十個程度設けるようにすることが望ましい。例えばゲート信号線GLのゲート信号の、ゲート信号線駆動回路GDに近い側に対し遠い側で生じる配線遅延が5μs、映像信号線駆動回路DDを構成する駆動回路群が総数10個の場合、1つの駆動回路群あたり0.5μsの遅延を持たせることが1つの手法になる。このとき、各駆動回路群の内部に10個の出力端子ブロックOBKがある場合、各ブロック間の遅延量は0.05μsになる。したがって、ブロック間の遅延量の差は微小であり、その差は目視され難いものとなる。それゆえ、必ずしも全ての映像信号線DLに対し個別にフリップフロップ回路を設けるのではなく、数本〜数十本の映像信号線DL単位で構成される出力端子ブロック単位にフリップフロップを設けても、所望の効果を達成しつつ回路規模の増大を抑制することができる。
以上詳述した本発明の思想は、特に黒画像を周期的に表示する方式の表示装置で、その特有の動作により生じる表示画像を改善する上で特に顕著な効果がある。そしてこれらの思想は、例えば表示装置が17”以上の大型となるのに伴い、より重要となる。また黒の表れる間隔を増やして目視上の応答速度をさらに改善するために動作周波数を向上する場合(例えば80Hz以上)、より重要となる。さらに、黒画像を周期的に表示する方式を画素容量の大きい表示装置に適用する場合、例えば画素電極と共通電極の双方が同一の基板上に形成されている方式で有効になる。またさらに、画素電極と共通電極の一方が1画素内の大部分に形成された平面状形状であり、他方が複数の線状部あるいはスリット部を有するような表示装置において特に重要かつ有効となる。
また本発明で開示の種々の対応案は、それぞれ組み合わせて用いることで効果の向上が図れるものである。全ての組合せ例を個別に記載しなくとも当業者であれば実施方式が十分理解できるものであるため、個別組合せ例に関して列挙することは省略する。
本発明による表示装置のシステム概略の一例を示す図である。 黒画像を挿入するための概念図である。 表示データと黒画像の表示タイミング例を示す説明図である。 表示データと黒画像の表示タイミング例を示す説明図である。 表示データと黒画像の表示タイミング例を示す説明図である。 表示データと黒画像の表示タイミング例を示す説明図である。 筋状の表示不良の説明図である。 黒書き込みを行わない場合と行う場合で波形を比較した説明図である。 黒書き込みを行わない場合と行う場合で波形を比較した説明図である。 本発明による駆動の一例を示す図である。 本発明による駆動の一例を示す図である。 本発明による駆動の一例を示す図である。 ゴースト現象の説明図である。 ゴースト現象の発生原理の説明図である。 本発明による駆動の一例を示す図である。 本発明による駆動の一例を示す図である。 本発明による駆動の一例を示す図である。 本発明による駆動の一例を示す図である。 ゲート信号線駆動回路に近い側と遠い側を説明する図である。 本発明による駆動の一例を示す図である。 本発明によるシステムの一例を示す図である。 本発明によるクロックパルスのずれた伝送を示す説明図である。 本発明によるシステムの一例を示す図である。 本発明によるクロックパルスのずれた伝送を示す説明図である。 ダミーパターンの例を説明する断面図である。 本発明によるシステムの一例を示す図である。
符号の説明
GL…ゲート信号線、DL…映像信号線、CL…共通信号線、TCON…コントローラ、PS…電源回路、Vd…映像信号線駆動回路用各種電圧、Vg…ゲート信号線駆動回路用各種電圧、Vc…共通信号線電圧、GD…ゲート信号線駆動回路、DD…映像信号線駆動回路、DS…映像信号線駆動回路用信号、GS…ゲート信号線駆動回路用信号、OI…外部入力、DR…表示領域、CLP1…クロックパルス、CLP2…データラッチクロック、DELAY…遅延回路、FF…フリップフロップ回路、RES’…データ受信回路、CP…比較器、RST…リセット入力、RES…レジスタ、OBK…出力端子ブロック

Claims (8)

  1. 複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、前記ゲート信号線毎に走査ラインを制御し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
    該黒画像の表示後で、該黒画像と異なる映像信号を前記映像信号線に出力する最初の走査ラインの書き込み期間を、その次の走査ラインの書き込み期間と異なった長さとし、
    前記最初の走査ラインの書き込み期間は、前記最初の走査ラインの書き込み期間と前記次の走査ラインの書き込み期間で映像信号の極性が異なる駆動で次の走査ラインの書き込み期間より短いことを特徴とする表示装置。
  2. 前記最初の走査ラインの書き込み期間は、前記最初の走査ラインの書き込み期間と前記次の走査ラインの書き込み期間で映像信号の極性が異なる駆動で他の走査ラインの書き込み期間より短いことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  3. 複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、前記ゲート信号線毎に走査ラインを制御し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
    該黒画像の表示後で、該黒画像と異なる映像信号を前記映像信号線に出力する最初の走査ラインの書き込み期間を、その次の走査ラインの書き込み期間と異なった長さとし、
    前記最初の走査ラインの書き込み期間と前記次の走査ラインの書き込み期間で映像信号の極性が異なる駆動で、ゲート信号のオン期間が、前記最初の走査ラインの書き込み期間で前記次の走査ラインの書き込み期間より短いことを特徴とする表示装置。
  4. 複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
    該黒画像の表示後に最初にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧を、その次にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧と異なった値とし、
    前記黒画像の表示後に最初にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧は、前記黒画像の表示後の最初の映像信号と次の映像信号で極性が異なる駆動で、前記黒画像の表示後の2番目にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧より低いことを特徴とする表示装置。
  5. 複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
    該黒画像の表示後に最初にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧を、その次にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧と異なった値とし、
    前記黒画像の表示後に最初にオンとなる前記ゲート信号線のオン電圧は、前記黒画像の表示後の最初の映像信号と次の映像信号で極性が同じ駆動で、前記黒画像の表示後の2番目にオンとなるゲート信号線のオン電圧より高いことを特徴とする表示装置。
  6. 複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、前記ゲート信号線毎に走査ラインを制御し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
    該表示装置に均一な輝度の表示画像を表示させる信号を外部から入力した場合、該黒画像の表示後の最初に位置する1番目の走査ラインの映像信号線の電圧と、前記1番目の走査ラインから数えて3番目に位置する3番目の走査ラインの映像信号線の電圧を異なった値とし、
    該黒画像の表示後の前記1番目の走査ラインの映像信号と、前記1番目の走査ラインに隣接する2番目の走査ラインの映像信号の極性の異なる駆動で、前記1番目の走査ラインの映像信号線の電圧は前記3番目の走査ラインの映像信号線の電圧より低いことを特徴とする表示装置。
  7. 複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、前記ゲート信号線毎に走査ラインを制御し、周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
    該表示装置に均一な輝度の表示画像を表示させる信号を外部から入力した場合、該黒画像の表示後の最初に位置する1番目の走査ラインの映像信号線の電圧と、前記1番目の走査ラインから数えて3番目に位置する3番目の走査ラインの映像信号線の電圧を異なった値とし、
    該黒画像の表示後の1番目の走査ラインの映像信号と、前記1番目の走査ラインに隣接する2番目の走査ラインの映像信号の極性が同じ駆動で、前記1番目の走査ラインの映像信号線の電圧は前記2番目の走査ラインの映像信号線の電圧より高いことを特徴とする表示装置。
  8. 複数の映像信号線及びゲート信号線を有し、2以上の映像表示ラインのゲート信号線が順にオンすることで当該映像表示ラインに対応する画素に映像が書き込まれた後、2以上の黒挿入ライン分のゲート信号線が同時にオンし、前記複数ラインに対応する画素に黒が書き込まれることで周期的に黒画像を挿入表示する表示装置において、
    挿入表示する黒画像を表示する場合の前記ゲート信号線がオンとなる期間は、挿入表示する黒画像以外の画像を表示する場合の前記ゲート信号線がオンとなる期間より短く、かつ、
    挿入表示する黒画像を表示する場合の前記ゲート信号線がオンとなるタイミングは、挿入表示する黒画像以外の画像を表示する場合の前記ゲート信号線がオンとなるタイミングより遅いことを特徴とする表示装置。
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