JP5365828B2 - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置およびその駆動方法に関し、特にカラーフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置及びその駆動方法に関する。

表示装置におけるカラー化の手法は、主に、空間分割による方法と時間分割による方法とが用いられる。また、時として、双方を組み合わせたものも用いられる。空間分割によるカラー化の例は、ブラウン管における複数色の蛍光体のデルタ状の空間的な配列や、液晶ディスプレイにおけるカラーフィルタの空間的な配列がある。時間分割によるカラー化は、通常、カラーフィールドシーケンシャル方式と呼ばれる。カラーフィールドシーケンシャル方式では、１画素を空間的に分割せず、時間毎に表示する色を変化させることでカラー表示を実現する。

カラーフィールドシーケンシャル方式は、画素を空間的に分割しないため、開口率に優れ、微細化が容易である。また、必要な配線数が少ないために、駆動回路の規模を小さくでき、実装も容易となる。特に、空間的な色生成で色の変換効率が高くない場合、例えば、液晶ディスプレイのカラーフィルタのように、光の吸収量が多い場合、カラーフィールドシーケンシャル方式を用いた方が光の利用効率を高くすることができ、低消費電力となる。

このようなカラーフィールドシーケンシャル方式による液晶表示装置の例が、特許文献１に開示されている。この液晶表示装置は、表示部と駆動部を有する液晶表示装置であって駆動部が表示する単色画像の色は三原色のいずれかで、偶数の単色画像の配列を一単位とした周期的配列に従い表示部に単色画像を表示させる。図１３は、駆動電圧と時間の関係を示したものであり、横軸は時間を、縦軸は電圧を表している。１フレーム１０２においてＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇの順に電圧が加わっている。このような構成をとることで、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色は、常に同極性で繰り返される。よって、図１３のように直流電圧成分ＶＤＣが電圧波形に重畳した場合であっても、ＶＤＣによる影響がいずれのフレームにおいても常に等しくなり、フレーム期間毎の電圧の極性反転により生じる駆動電圧の絶対値の差を大幅に減らすことができる。したがって、フリッカのない高画質な表示が可能となる。

なお、関連する技術として、特許文献２には、液晶のように光学応答性の遅い電気光学物質を用いて表示を行う場合に、表現可能な階調数を増やすとともに、応答性を向上させることが可能な電気光学装置が記載されている。

特開２００１−２５５５０６号公報 特開２００６−３０１５６３号公報

以下の分析は本発明において与えられる。

特許文献１の技術によれば、同色の単色画像における電圧の極性は常に同極となることで、電圧の極性反転により生じる駆動電圧の絶対値の差を大幅に減らすことができる。しかしながら、同色の単色画像における電圧の極性は常に同極であるため、僅かな演算誤差などによって、画素に書き込まれる映像信号にＤＣ成分が重畳しやすい。ＤＣ成分が重畳されると、液晶を交流駆動できなくなるため、焼き付きが発生する虞がある。

本発明の目的は、フリッカ並びに焼き付きの発生がない液晶表示装置およびその駆動方法を提供することにある。

本発明の１つのアスペクト（側面）に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルに光を出射する面光源部と、液晶パネルと面光源部に接続される信号処理部とを備えるカラーフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置であって、信号処理部は、映像フレームが色の情報を表す複数のサブフレームで構成され、時間的に隣り合う２つの映像フレームにそれぞれ含まれる同色のサブフレームにおける映像信号同士を液晶パネルの所定の１または複数の画素位置に対応させて比較する比較手段と、同一フレーム内の隣り合うサブフレームでは互いに映像信号の極性を反転すると共に、比較手段の比較結果に基づいて、一フレームの映像信号全体の極性を反転するか否かを決定し、決定した極性を有する映像信号を液晶パネルに出力する極性反転手段と、を備える。

本発明の液晶表示装置において、比較手段は、同色のサブフレーム中の該サブフレームの先頭から同じ時間もしくは空間位置にある映像信号同士の階調信号の階調差が所定の値以上であるか否かを判断し、極性反転手段は、階調差が所定の値以上である場合には一フレームの映像信号全体の極性を反転して出力し、階調差が該所定の値未満である場合には一フレーム全体の映像信号をそのまま出力するように構成されてもよい。

本発明の液晶表示装置において、比較手段で比較される映像信号は、液晶パネル内の所定の複数の画素に対応する信号であってもよい。

本発明の他のアスペクト（側面）に係る液晶表示装置の駆動方法は、液晶パネルと、液晶パネルに光を出射する面光源部と、液晶パネルと面光源部に接続される信号処理部とを備えるカラーフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の駆動方法であって、映像フレームが色の情報を表す複数のサブフレームで構成され、同一映像フレーム内で隣り合うサブフレーム間の映像信号の極性を反転するステップと、隣り合う２つの映像フレームの同じ色のサブフレーム間で液晶パネルの所定の１または複数の画素に対応する映像信号同士を比較することで、サブフレーム間での所定の１または複数の画素における映像信号の変化を検出するステップと、検出結果に基づいて一フレームの映像信号全体の極性を反転するか否かを決定するステップと、決定した極性を有する映像信号を液晶パネルに出力するステップと、を含む。

本発明の液晶表示装置の駆動方法において、極性を反転するか否かを決定するステップにおいて、検出結果が所定量以上の変化であることを示す場合は、一フレームの映像信号全体の極性を反転して出力し、検出結果が所定量未満の変化であることを示す場合は、一フレーム全体の映像信号をそのまま出力するようにしてもよい。

このような液晶表示装置およびその駆動方法によれば、同一フレーム内で隣り合うサブフレーム間の信号を反転して出力することにより、液晶パネルに書き込まれる順次アナログ映像信号の極性を、フレーム内で分割された隣り合うサブフレーム単位では無条件に反転し、焼き付きを防止することができる。

また、隣り合う第一のフレームと第二のフレーム間の各フレームで同じ色に対応するサブフレームでの信号同士を比較し液晶パネルに印加する極性を選択できる。したがって、隣り合うフレーム単位で順次アナログ映像信号の極性を反転もしくは非反転となるように選択し、焼き付き防止かフリッカ低減かを必要に応じて設定することができる。すなわち、隣り合うフレーム間の同じ色のサブフレーム間で映像信号の変化が検出されなければ、同じ極性とすることで、極性変化によるフリッカを防止することができる。また、同じ色のサブフレーム間で映像信号の変化があった場合には極性を反転させることで、長期間で見ればＤＣ成分が相殺され表示装置の焼き付きを防止することができる。

本発明によれば、隣り合う２つの映像フレームの同色のサブフレームに含まれる映像信号同士を比較することで、液晶パネルに印加する信号の極性を反転させるか否かを定めるので、焼き付きを防止すると共に、フリッカのほとんどない表示を行うことができる。

以下、実施例に即し、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の概略構成を示す図である。図１を参照すると、液晶表示装置は、映像を表示する一方の面を持った液晶パネル１と、液晶パネル１の他方の面である非表示面側に配置された面光源であるバックライト２と、液晶パネル１およびバックライト２に信号を供給する信号処理部３とを備える。

液晶パネル１は、透明基板５、８からなる。透明基板５は、図２に示すようにＴＦＴ４をアクティブ素子とし、ＴＦＴ４に接続された透明な画素電極（図示せず）と補助容量１４からなる画素を複数の行列方向にマトリクス状に配列する。各行のＴＦＴ４にゲート信号を供給する複数のゲート配線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６と、各列のＴＦＴ４にそれぞれ順次アナログ映像信号ＶＳＩＧを供給する複数のデータ配線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６と、補助容量１４を補助容量電位Ｖｓに接続する補助容量線１５が設けられる。なお、図示していないが、一方の透明基板５と枠状のシール材を介して接合している他方の透明基板８は、膜状の透明な対向電極（図示せず）が非表示面側に配置され、対向電極を対向電位Ｖｃｏｍに接続する対向電極線（図示せず）が設けられる。また、透明基板５、８間の枠状のシール材に囲まれた中に液晶層１０を備えている。各列各行のＴＦＴ４のソースには各列のデータ配線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６が接続され、ゲートには、各行のゲート配線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６が接続され、ドレインには、透明な画素電極と補助容量１４が接続される。

また、液晶パネル１は、一方の透明基板５の行方向の一端にデータドライバ１１を有し、列方向の一端にゲートドライバ１２を有する。データドライバ１１は、６個のシフトレジスタ６０と、シフトレジスタ６０と同数のアナログスイッチ６１で構成される。アナログスイッチ６１のゲートには、直列接続されたシフトレジスタ６０の出力が一対一で接続され、ソースには複数のデータ配線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６にそれぞれ一対一で接続され、ドレインには順次映像アナログ信号ＶＳＩＧが供給される。ゲートドライバ１２は、直列接続された６個のシフトレジスタ６０で構成され、複数のゲート配線Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６は、直列接続されたシフトレジスタ６０の出力にそれぞれ一対一で接続されている。なお、図中の画素は、６行６列のマトリクス状の配列として表示したが、これは図示の簡略化の為であり、なんら画素数を制限するものでは無い。

バックライト２は、液晶パネル１の複数の画素がマトリクス状に配列された表示エリア全域と同じかそれ以上の面積をもった出射面１８と、出射面１８とは異なる面の例えば直下や側面の一部から光１３を入射する入射面１９と、入射面１９から入射した光１３を出射面１８へ導く導光手段２０と、導光手段２０から出射面１８へ光１３を均一に拡散させる拡散手段２１と、入射面１９へＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の光１３を供給する発光手段２２とを備える。

信号処理部３は、外部から映像信号ＳＩＧ、サブフレーム垂直同期信号ＳＶ、１周期が１フレームの期間を示す垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、１周期が１画素の期間を示すドットクロック信号ＤＯＴＣＬＫを入力し、液晶パネル１の予め定めた画素ａに書き込む映像信号の強度の変化を基に画素に書き込む映像信号の極性を決定し、映像信号ＶＳＩＧとして透明基板５に出力する。また、データドライバ１１のシフトレジスタ６０に対するデータドライバクロック信号ＤＣＬＫおよびデータドライバスタート信号ＤＳＴ、ゲートドライバ１２のシフトレジスタ６０に対するゲートドライバクロック信号ＧＣＬＫおよびゲートドライバスタート信号ＧＳＴを透明基板５に出力する。さらに、補助容量電位Ｖｓを透明基板５に供給し、対向電位Ｖｃｏｍを透明基板８に供給する。

図３は、信号処理部３の主要部を示す概略ブロック図である。信号処理部３は、画素決定手段２８、一時記憶手段２９、比較手段３１、極性反転手段３２を備える。

画素決定手段２８は、液晶パネル１の任意の画素ａに書き込まれる順次アナログ映像信号ＶＳＩＧに対応する映像信号ＳＩＧを選択する。

一時記憶手段２９は、画素決定手段２８によって決定された液晶パネル１の任意の画素ａに書き込まれる順次アナログ映像信号ＶＳＩＧに対応する映像信号ＳＩＧａを記憶する。

比較手段３１は、一時記憶手段２９に記憶された映像信号ＳＩＧａと、画素決定手段２８で選択された液晶パネル１の任意の画素ａに書き込まれる順次アナログ映像信号ＶＳＩＧに対応する映像信号ＳＩＧとを比較し、比較結果から順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性を選択する極性選択信号ＰＯＬＳＥＬを生成する。ここで比較は、所定の値以上の差があるか否かについて比較する。以下の例では所定の値が１である場合について、すなわち、比較が一致か否かに基づいて説明を行う。

極性反転手段３２は、比較手段３１が生成する極性選択信号ＰＯＬＳＥＬを元に順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性を反転する。

なお、図３では省略しているが、信号処理部３は、液晶パネル１のゲートドライバ１２およびデータドライバ１１を制御する信号ＤＳＴ、ＤＣＬＫ、ＧＳＴ、ＧＣＬＫを供給するタイミングコントローラと、透明基板８に対向電位Ｖｃｏｍと補助容量線１５に補助容量電位Ｖｓとを供給する電源と、バックライト２の発光手段２２に駆動に必要な電位を供給する電源を備える。

次に、画素決定手段２８および比較手段３１の詳細について説明する。

図４は、画素決定手段２８の回路図である。図４において、画素決定手段２８は、フリップフロップ回路ＦＦ１、ＦＦ２、排他的論理和回路ＸＯＲ１、計数回路ＣＮＴ、比較回路ＣＭＰ１を備える。フリップフロップ回路ＦＦ１は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣを入力し、フレームの１周期のたびにＨｉｇｈとＬｏｗが切り替わる信号３４−１を出力する。また、フリップフロップ回路ＦＦ２は、サブフレーム垂直同期信号ＳＶを入力し、サブフレームの１周期のたびにＨｉｇｈとＬｏｗが切り替わる信号３３−１を出力する。排他的論理和回路ＸＯＲ１は、信号３４−１と３３−１の排他論理和を演算し、すべてのフレームにおいてＧ（緑）のサブフレームの期間のみＨｉｇｈとなる信号４８を生成して出力する。計数回路ＣＮＴは、信号４８に基づきＬｏｗの期間では計数値を初期化しＨｉｇｈで示した期間のみ信号ＤＯＴＣＬＫを計数して出力する。比較回路ＣＭＰ１は、計数回路ＣＮＴにおける計数値と計数結果中から特定画素に対応するＳＩＧを示す計数値である定数ａの値とを比較し、値が一致した期間のみＨｉｇｈとし、一致しない場合はＬｏｗとする画素選択信号ＤＯＴＳＥＬを出力する。すなわち、ＳＩＧ中から特定画素に対応する映像信号ＳＩＧの期間のみＨｉｇｈとなる画素選択信号ＤＯＴＳＥＬを生成する。このような画素選択信号ＤＯＴＳＥＬは、映像信号ＳＩＧから、特定画素ａに書き込まれる順次アナログ信号であるＶＳＩＧａに対応する映像信号ＳＩＧを選択する信号である。

図５は、比較手段３１の回路図である。図５において、比較手段３１は、比較回路ＣＭＰ２、フリップフロップ回路ＦＦ３、ＦＦ４、排他的論理和回路ＸＯＲ２を備える。比較回路ＣＭＰ２は、映像信号ＳＩＧと、一時記憶手段２９から出力された映像信号ＳＩＧａとを、画素選択信号ＤＯＴＳＥＬがＨｉｇｈになった期間のみ比較し、両者の強度が異なるとＨｉｇｈになり、強度が同じ場合にはＬｏｗとなる比較結果信号５５を生成して出力する。フリップフロップ回路ＦＦ３は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣに同期して比較結果信号５５を保持し信号５６として出力する。また、フリップフロップ回路ＦＦ４は、サブフレーム垂直同期信号ＳＶを入力し、サブフレームの１周期のたびに無条件にＨｉｇｈとＬｏｗが切り替わる信号５７を出力する。排他的論理和回路ＸＯＲ２は、信号５６、５７の排他論理和を演算し、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性をＨｉｇｈの場合は正極とし、Ｌｏｗの場合は負極として選択する極性選択信号ＰＯＬＳＥＬを出力する。極性選択信号ＰＯＬＳＥＬは、極性反転手段３２に出力される信号であり、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性をＨｉｇｈの場合は正極とし、Ｌｏｗの場合は負極として選択する信号である。

極性選択信号ＰＯＬＳＥＬによる選択は、特定画素ａに対応する映像信号ＳＩＧの強度を隣り合ったフレーム間で比較する。そして、強度に変化がない場合は、フレーム内の隣り合ったサブフレームは極性反転し、隣り合ったフレーム間では極性反転がない選択を行い、強度に変化がある場合は、隣り合ったフレーム間でもフレーム内の隣り合ったサブフレームでも極性反転した選択を行う。

次に、液晶表示装置の各部のタイミングチャートについて説明する。図６は、本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の動作を表すタイミングチャートである。図６は、１フレームをＲ（赤）、Ｇ（緑）、青（Ｂ）単色の映像を表示する３つのサブフレームに分割した場合について示している。図中の４３と４４と４５は、フレームを示しており、４３は、ある時間ｎにおけるフレームを示しており、４４は、フレーム４３の次にカラー映像を表示する時間ｎ＋１に対応するフレームを示し、４５は、フレーム４４の次にカラー映像を表示する時間ｎ＋２に対応するフレームを示している。フレーム４３では、時間軸に沿って、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、それぞれに対応するサブフレーム４３−１、４３−２、４３−３が配列され、同様にフレーム４４では、それぞれに対応するサブフレーム４４−１、４４−２、４４−３が配列され、同様にフレーム４５では、それぞれに対応するサブフレーム４５−１、４５−２、４５−３が配列される。

フレーム中に配列されたサブフレームでは、隣り合うサブフレームの順次アナログ映像信号ＶＳＩＧが対向電位Ｖｃｏｍを中心として極性反転している。例えば、フレーム４３において、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧは、４３−１では、対向電位Ｖｃｏｍに対して負極となり、４３−２では、対向電位Ｖｃｏｍに対して正極となり、４３−３では、対向電位Ｖｃｏｍに対して負極となる。また、フレーム４４では、配列されたサブフレーム単位で順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性が、フレーム４３のそれとは反転している。すなわち、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧは、４４−１では対向電位Ｖｃｏｍに対して正極となり、４４−２では対向電位Ｖｃｏｍに対して負極となり、４４−３では対向電位Ｖｃｏｍに対して正極となる。しかし、フレーム４５では、配列されたサブフレーム単位で順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性が、フレーム４３とフレーム４４との反転した関係と異なり、フレーム４４と同じ極性で配列されている。すなわち、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧは、４５−１では対向電位Ｖｃｏｍに対して正極となり、４５−２では対向電位Ｖｃｏｍに対して負極となり、４５−３では対向電位Ｖｃｏｍに対して正極となる。

このように、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性を選択する順序として、フレーム内で分割された隣り合うサブフレーム単位では順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性を無条件に反転させる。これにさらに、隣り合うフレーム単位で順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性を選択して反転もしくは非反転させる動作を、すべてのフレームに対して行い駆動する。

次に、図７を用いて図６で示した駆動方法を実現する信号処理部３の動作について説明する。図７は、信号処理部３の駆動タイミングをフレーム４３、４４の２フレームに渡って示している。フレーム４３では、時間軸に沿って、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれのサブフレーム４３−１、４３−２、４３−３から構成されており、同様にフレーム４４では、サブフレーム４４−１、４４−２、４４−３で構成される。

図７において、映像信号ＳＩＧと、フレームの期間を示す垂直同期信号ＶＳＹＮＣと、サブフレームの期間を示すサブフレーム垂直同期信号ＳＶと、１周期が１画素の期間を示すドットクロック信号ＤＯＴＣＬＫは、信号処理部３に外部から供給される信号である。

垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、サブフレーム垂直同期信号ＳＶによって、フレームの１周期のたびにハイレベルとローレベルが切り替わる信号３４−１、サブフレームの１周期のたびにハイレベルとローレベルが切り替わる信号３３−１が生成される。３４−１と３３−１の排他的論理和によって、すべてのフレームにおいてＧ（緑）のサブフレームの期間のみハイレベルとなる信号４８が生成される。

信号４８がローレベルである期間は計数値を初期化し、ハイレベルである期間のみドットクロック信号ＤＯＴＣＬＫを計数する。そして、計数値と、特定画素ａに対応するＳＩＧを示す計数値を保持した定数ａの値とを、比較し、値が一致した期間のみハイレベルとし、一致しない場合にはローレベルとなる画素選択信号ＤＯＴＳＥＬを生成する。すなわち、画素選択信号ＤＯＴＳＥＬは、ＳＩＧ中から特定画素ａに対応する映像信号ＳＩＧの期間のみハイレベルとなる。

すべてのフレームにおいて、画素選択信号ＤＯＴＳＥＬの立ち上がりで、Ｇ（緑）サブフレームの特定画素ａに書き込まれる順次アナログ映像信号ＶＳＩＧ（ＶＳＩＧａ）に対応するＳＩＧを選択する。選択されたＳＩＧは、映像信号ＳＩＧａとして保持される。例えば、図７において、フレーム４３の１フレーム前のフレーム期間中（図示せず）に保持した映像信号ＳＩＧａ”が、フレーム４３期間中の画素選択信号ＤＯＴＳＥＬがハイレベルになったタイミングまで映像信号ＳＩＧａとして保持されている。また、画素選択信号ＤＯＴＳＥＬがハイレベルになったタイミングで入力された映像信号ＳＩＧがフレーム４３期間中の映像信号ＳＩＧａ（５４）として保持される。

なお、本実施例において、特定画素ａは、Ｇ（緑）サブフレーム中にあるとするが、説明を簡略化するためであり、後述のようにＲ（赤）、Ｂ（青）サブフレーム中であってもかまわない。また、特定画素ａは、複数あっても良い。

保持された映像信号ＳＩＧａと、画素選択信号ＤＯＴＳＥＬにより選択されたＳＩＧとの強度の変化の有無を元に比較結果信号５５が出力される。例えば、比較結果信号５５は、フレーム４３期間中では、選択された映像信号ＳＩＧと、一時記憶手段２９から出力される映像信号ＳＩＧａ”を入力して比較することで生成され、フレーム４３期間中の画素選択信号ＤＯＴＳＥＬがハイレベルになったタイミングでローレベルからハイレベルに変化している。画素選択信号ＤＯＴＳＥＬがハイレベルになったタイミングで、一時記憶手段２９は入力されたフレーム４３の映像信号ＳＩＧをＳＩＧａとして記憶し、同時に前フレームで記憶されたＳＩＧａ”を比較手段３１へ出力する。一時記憶手段２９から出力されたＳＩＧａ”と映像信号ＳＩＧが、画素選択信号ＤＯＴＳＥＬがハイレベルになったタイミングで入力され、２つの強度が異なる為にローレベルからハイレベルに変化している。

同様にフレーム４４では、画素選択信号ＤＯＴＳＥＬがハイレベルになったタイミングで入力された映像信号ＳＩＧとフレーム４３中に保持したＳＩＧａとの強度が一致した為、ハイレベルからローレベルに変化している。

比較結果信号５５は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣに同期して保持され、保持結果である信号５６が生成される。信号５６は、次フレーム（フレーム４３の比較結果信号５５を基にした場合はフレーム４４）の極性を反転させる場合にはハイレベルとなり、反転させない場合はローレベルとなる。

信号５６と、サブフレームの１周期のたびに無条件でハイレベルとローレベルが切り替わる信号５７との排他的論理和によって、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性を選択する極性選択信号ＰＯＬＳＥＬが生成される。

極性選択信号ＰＯＬＳＥＬは、ハイレベルの場合に、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性を正極とし、ローレベルの場合は負極として選択する信号である。この選択によって、特定画素ａに対応する映像信号ＳＩＧの強度を隣り合ったフレーム間で比較し、強度に変化がない場合は、フレーム内の隣り合ったサブフレームは極性反転し、隣り合ったフレーム間では極性反転がない選択を行い、強度に変化がある場合は、隣り合ったフレーム間でもフレーム内の隣り合ったサブフレームでも極性反転した選択を行う。

順次アナログ映像信号ＶＳＩＧは、液晶パネル１内に極性反転手段３２から供給され画素に書き込まれる信号であって、サブフレームの１周期おきに対向電位Ｖｃｏｍを中心に極性が反転している。この極性変化は、極性選択信号ＰＯＬＳＥＬによって選択されている。

映像信号ＳＩＧがデジタル信号の場合、極性反転手段３２にデジタル／アナログコンバータを備え、映像信号ＳＩＧをデジタル信号として入力しアナログ信号に変換し、対向電位Ｖｃｏｍを中心として正極もしくは負極の極性を極性選択信号ＰＯＬＳＥＬにより選択され、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧとする。デジタル／アナログコンバータに出力の極性を反転制御する機能がある場合、極性を制御する信号としてＰＯＬＳＥＬを用いると良い。また、２組のデジタル／アナログコンバータとアナログスイッチを用いて、正極の極性を持った順次アナログ映像信号ＶＳＩＧと、負極の極性を持った順次アナログ映像信号ＶＳＩＧとをそれぞれアナログスイッチのソースに入力し、どちらか一方のみを出力するよう、極性選択信号ＰＯＬＳＥＬを、片側のみ反転させそれぞれゲートに入力することで、どちらか一方の極性を出力するようにしてもよい。

さらに、映像信号ＳＩＧがアナログである場合は、対向電位Ｖｃｏｍを基準電圧として正極もしくは負極の極性で演算増幅器を用い極性を反転させるようにしてもよい。この場合、デジタル／アナログコンバータが不要になる。ただし、図３で示した一時記憶手段２９での記憶と、比較手段３１での比較には、アナログ／デジタルコンバータでデジタル信号に変換する必要がある。

次に液晶パネル１およびバックライト２の動作について、図７および図８を用いて説明する。

図２においてデータドライバ１１は、データドライバスタート信号ＤＳＴが直列接続されたシフトレジスタ６０の一方から入力され、信号処理部３に外部から入力されるドットクロック信号ＤＯＴＣＬＫと周波数が等しいデータドライバクロック信号ＤＬＣＫに同期して、データドライバスタート信号ＤＳＴがシフトレジスタ６０上を他方へシフトすることで、データ配線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６のそれぞれと対になるアナログスイッチ６１をローレベルの期間で順次開閉する。アナログスイッチ６１を開閉することで、アナログスイッチ６１に並列に入力される順次アナログ映像信号ＶＳＩＧがデータ配線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６上に順次供給される。つまり、図２に示した６本のデータ配線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６の順に、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧが供給される。

また、図２においてゲートドライバ１２は、データドライバ１１と同様に、ゲートドライバスタート信号ＧＳＴが直列接続されたシフトレジスタ上を一方から他方へゲートドライバクロック信号ＧＣＬＫに同期してシフトすることで、図２に示したゲート配線Ｇ１には図８に示すゲート開閉を制御する信号３９−１が供給される。また、ゲート配線Ｇ２にはゲート開閉を制御する信号３９−２が供給され、ゲート配線Ｇ３にはゲート開閉を制御する信号３９−３が供給され、ゲート配線Ｇ４にはゲート開閉を制御する信号３９−４が供給され、ゲート配線Ｇ５にはゲート開閉を制御する信号３９−５が供給され、ゲート配線Ｇ６にはゲート開閉を制御する信号３９−６が供給される。そして、図８で示したローレベルの期間に各行のＴＦＴ４のゲートを開き、画素にデータ配線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６上の電位を書き込み保持する。

Ｒ（赤）点灯信号４６−１、Ｇ（緑）点灯信号４６−２、Ｂ（青）点灯信号４６−３は、バックライト２の発光手段２２の駆動タイミングであり、ハイレベルのタイミングが点灯期間を示しており、ローレベルの期間は消灯を示している。

フレーム４３期間中のＲ（赤）サブフレーム４３−１では、Ｒ（赤）点灯信号４６−１がハイレベルの期間に赤色単色光が発光することで、フレーム４３のカラー表示を構成する赤色映像をＲ（赤）サブフレーム４３−１の期間に表示する。Ｇ（緑）サブフレーム４３−２では、Ｇ（緑）点灯信号４６−２がハイレベルの期間に緑色単色光が発光することで、フレーム４３のカラー表示を構成する緑色映像をＧ（緑）サブフレーム４３−２の期間に表示する。Ｂ（青）サブフレーム４３−３では、Ｂ（青）点灯信号４６−３がハイレベルの期間に青色単色光が発光することで、フレーム４３のカラー表示を構成する青色映像をＢ（青）サブフレーム４３−３の期間に表示する。

同様にフレーム４４では、カラー構成に対応してサブフレームごとにＲ（赤）点灯信号４６−１、Ｇ（緑）点灯信号４６−２、Ｂ（青）点灯信号４６−３がハイレベルとなる期間を持っている。つまり、サブフレームにおいて６行６列の画素全てに順次アナログ映像信号ＶＳＩＧを書き込み終えた場合、単色の映像表示となるため、発光手段２２もそれに対応した単色の点灯をさせることで、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧをカラー映像として表示させている。

以上の説明では、隣り合うフレーム内のＧ（緑）サブフレームで特定画素を比較し、順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性を選択する動作を説明した。これはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の単色光の中で最も視認性が良いＧ（緑）を選択した為である。画素決定手段２８の論理演算子の組み合わせを変更することで、例えばＧ（緑）、Ｂ（青）、Ｒ（赤）やＢ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）のようにサブフレームの配列が異なる場合や、Ｒ（赤）や青（Ｂ）サブフレームの特定画素を比較する場合でも、いずれも対応できる。

また、画素決定手段２８、一時記憶手段２９、比較手段３１を複数もうけ、例えば、同じフレーム内のＲ（赤）と緑（Ｇ）サブフレームでの特定画素や、液晶パネル１内の１行１列目の画素と６行６列目の画素といった空間や時間に関係なく複数の特定画素の映像信号を比較し、その結果生成されたそれぞれの極性選択信号４２を、例えば論理和演算することで、極性選択の精度をあげることができる。極一部の画素のみが変化しているだけで人間の目で表示画像全体を見た場合には変化していないと認識されるような場合、複数の画素の映像信号を比較する方法を用いれば、人間の目で見た感覚により近い結果を得ることができる。

また、以上の実施例では、特定がその隣り合う映像フレームでの映像信号ＳＩＧとＳＩＧａとを一致しているか否か比較しているが、映像信号の上位ビットのみ比較することも可能である。この場合、一時記憶手段及び比較手段の規模を小さくすることができる。比較時の一致、不一致の境界条件は、これ以外にも任意に定めることができ、たとえば、一階調差以上の差がある場合に不一致とすることもできる。

第１の実施例では、１フレームをＲ（赤）、Ｇ（緑）、青（Ｂ）単色の映像を表示する３つのサブフレームに分割したが、１フレームの分割数を変更してもよい。第２の実施例は、１フレームを４分割数とした液晶表示装置である。なお、第１の実施例と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

図９は、本発明の第２の実施例に係る画素決定手段の回路図である。図９において、図４と同一の符号は同一物を示す。図９に示す画素決定手段２８は、図４に対し、フリップフロップ回路ＦＦ５、２入力のＡＮＤ回路ＡＮＤ１が追加されている。フリップフロップ回路ＦＦ５は、サブフレームの１周期毎にＨｉｇｈとＬｏｗが切り替わる信号３３−１を入力し、サブフレームの２周期のたびにＨｉｇｈとＬｏｗが切り替わる信号３３−２を生成して出力する。ＡＮＤ回路ＡＮＤ１は、排他的論理和回路ＸＯＲ１の出力と、信号３３−２とを入力し、Ｇ’（第二の緑）サブフレームの期間のみハイレベルとなる信号４８を生成する。

図１０は、本発明の第２の実施例の駆動方法によるタイミングチャートを示す。図１０を参照すると、第１の実施例で示した図６と異なり、それぞれのフレーム中にＧ’（第二の緑）サブフレーム（４３−４、４４−４、４５−４）が追加されている。Ｇ’（第二の緑）サブフレームには、Ｇ（第１の緑）サブフレームと同じ強度の順次アナログ映像信号ＶＳＩＧを画素に書き込んでいる。つまり、Ｇ（緑）の単色映像を１フレームに２回表示している。この他は、第１の実施例で示した図６と同じ動作であり、フレーム内で分割された隣り合うサブフレーム単位では順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性を無条件に反転しており、さらに隣り合うフレーム単位で順次アナログ映像信号ＶＳＩＧの極性を選択して反転もしくは非反転している。

図１１は、本発明の第２の実施例の信号処理部の動作を示すタイミングチャートである。図１１も第１の実施例で示した図７を用い説明した動作とほぼ同じであり、異なるのは、特定画素ａを選択する期間を、すべてのフレームにおいてＧ’（第二の緑）サブフレームとしていることである。これは、画素決定手段において、Ｇ’（第二の緑）サブフレームを表す信号４８がＨｉｇｈである期間にドットクロック信号ＤＯＴＣＬＫを計数し、ＳＩＧ中から特定画素に対応する映像信号ＳＩＧの期間のみＨｉｇｈとなる画素選択信号ＤＯＴＳＥＬを生成している。

また、図１２に示した液晶パネル１およびバックライト２の動作についても、第１の実施例で示した図８とほぼ同じであり、異なるのは、ハイレベルの期間に緑色単色光の発光を示す４６−２が、１フレーム期間中に２度ハイレベルになっており、つまり、Ｇ’（第二の緑）サブフレームでも緑の単色映像を表示させている。

本実施例において、フレームを時間軸に沿って、Ｒ（赤）、Ｇ（第１の緑）、Ｂ（青）、Ｇ’（第２の緑）単色の映像を表示する４つのサブフレームで構成したことにより、フレーム内でＧ（緑）の単色映像を表示する期間をＲ（赤）、Ｂ（青）よりも多く設けた。その理由は、人間が視覚できる可視光線の範囲において、光の強度が緑６、赤３、青１の割合となる場合に白となるためである。したがって、本実施例の駆動方法を用いることで、第１の実施例と同様の効果が得られる。さらに、１フレーム内のＧ（緑）の表示期間の割合を多くしたことにより、フレームの白輝度を高くし、表示品位を上げることができる。また、１フレーム内に緑の単色画像を２回表示すると、緑のサブフレーム周波数は、他の２色に比べて倍となる。人間の視感度は、緑色が他の２色に比べて最も高い。このため、緑のサブフレーム周波数が２倍になると、色が切り替わることを観察者が感じる「色割れ」の現象が生じにくくなる。したがって、色割れが少ないカラーフィールドシーケンシャル表示が実現され、表示品質が上がる。

なお、Ｇ’（緑）サブフレームではなく白黒の単色映像を表示するＷ（白）サブフレームを追加し、１フレームをＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）サブフレームで構成することで、フレームの白輝度を高くしてもよい。この場合、Ｗ（白）光の発光手段を追加してもよいし、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）光を前述した強度の割合で同時に発光させることで、Ｗ（白）光を得てもよい。白は複数の色からなる光であるため、ある色から白に切り替わった場合、もしくは、白からある色に切り替わった場合、そのある色に関しては色の変化がないため、「色割れ」を認識することが少なくなる。この結果、色割れが少なく表示品位が向上する。

以上、第１と第２の実施例では、特定画素の映像信号を比較することで極性選択したが、これ以外にも、面光源であるバックライトの輝度変化のタイミングで極性反転することで、極性反転してもちらつき感がない表示を得る事ができる。また、極性反転は表示全体ではなく一部のみ反転することでもちらつき感がない表示を得る事ができる。

なお、前述の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の概略構成を示す図である。 一方の透明基板における回路図である。 本発明の第１の実施例に係る信号処理部の主要部を示す概略ブロック図である。 本発明の第１の実施例に係る画素決定手段の回路図である。 本発明の第１の実施例に係る比較手段の回路図である。 本発明の第１の実施例に係る液晶表示装置の動作を表すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施例に係る信号処理部の動作を表すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施例に係る液晶パネルおよびバックライトの動作を表すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施例に係る画素決定手段の回路図である。 本発明の第２の実施例に係る液晶表示装置の動作を表すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施例に係る信号処理部の動作を表すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施例に係る液晶パネルおよびバックライトの動作を表すタイミングチャートである。 従来の液晶表示駆動方式における駆動電圧の時間変化を表す図である。

符号の説明

１ 液晶パネル
２ バックライト
３ 信号処理部
４ ＴＦＴ
５、８ 透明基板
１０ 液晶層
１１ データドライバ
１２ ゲートドライバ
１３ 光
１４ 補助容量
１５ 補助容量線
１８ 出射面
１９ 入射面
２０ 導光手段
２１ 拡散手段
２２ 発光手段
２８ 画素決定手段
２９ 一時記憶手段
３１ 比較手段
３２ 極性反転手段
３３−１ サブフレームの１周期のたびに無条件でハイレベルとローレベルが切り替わる信号
３４−１ フレームの１周期のたびに無条件でハイレベルとローレベルが切り替わる信号
３６−１ 信号４８がハイレベルの期間のみ周期が変化する信号
３９−１、３９−２、３９−３、３９−４、３９−５、３９−６ 各行のＴＦＴ４のゲート開閉を制御する信号
４３、４４、４５ フレーム
４３−１、４３−２、４３−３、４３−４、４４−１、４４−２、４４−３、４４−４、４５−１、４５−２、４５−３ サブフレーム
４６−１、４６−２、４６−３ 点灯信号
４８、５１ 制御信号
５４ フレーム４３期間中に保持したＳＩＧａ
５５ 比較結果信号
５６ フレームの１周期のたびに無条件でハイレベルとローレベルが切り替わる信号
５７ サブフレームの１周期のたびに無条件でハイレベルとローレベルが切り替わる信号
６０ シフトレジスタ
６１ アナログスイッチ
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６ データ配線
ＤＣＬＫ データドライバクロック信号
ＤＯＴＣＬＫ ドットクロック信号
ＤＳＴ データドライバスタート信号
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６ ゲート配線
ＧＣＬＫ ゲートドライバクロック信号
ＧＳＴ ゲートドライバスタート信号
ＰＯＬＳＥＬ 極性選択信号
ＳＩＧ 映像信号
ＳＩＧａ 保持されたＳＩＧ
ＳＩＧａ” フレーム４３の一つ前のフレームで特定画素ａに書き込まれる順次アナログ信号ＶＳＩＧに対応した映像信号ＳＩＧ
ＳＶ サブフレーム同期信号
Ｖｃｏｍ 対向電位
Ｖｓ 補助容量電位
ＶＳＩＧ 順次アナログ映像信号
ＶＳＩＧａ 特定画素ａに書き込まれる順次アナログ信号ＶＳＩＧ
ＶＳＹＮＣ 垂直同期信号

Claims (5)

1. 液晶パネルと、前記液晶パネルに光を出射する面光源部と、前記液晶パネルと前記面光源部に接続される信号処理部とを備えるカラーフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置であって、
   前記信号処理部は、
   映像フレームが色の情報を表す複数のサブフレームで構成され、時間的に隣り合う２つの映像フレームにそれぞれ含まれる同色のサブフレームにおける映像信号同士を前記液晶パネルの所定の１または複数の画素位置に対応させて比較する比較手段と、
   同一フレーム内の隣り合うサブフレームでは互いに映像信号の極性を反転すると共に、前記比較手段の比較結果に基づいて、一フレームの映像信号全体の極性を反転するか否かを決定し、決定した極性を有する映像信号を前記液晶パネルに出力する極性反転手段と、
   を備えることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記比較手段は、前記同色のサブフレーム中の該サブフレームの先頭から同じ時間もしくは空間位置にある映像信号同士の階調信号の階調差が所定の値以上であるか否かを判断し、
   前記極性反転手段は、前記階調差が所定の値以上である場合には前記一フレームの映像信号全体の極性を反転して出力し、前記階調差が該所定の値未満である場合には前記一フレーム全体の映像信号をそのまま出力するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記比較手段で比較される映像信号は、前記液晶パネル内の所定の複数の画素に対応する信号であることを特徴とする請求項１または２のいずれか一に記載の液晶表示装置。
4. 液晶パネルと、前記液晶パネルに光を出射する面光源部と、前記液晶パネルと前記面光源部に接続される信号処理部とを備えるカラーフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置の駆動方法であって、
   映像フレームが色の情報を表す複数のサブフレームで構成され、同一映像フレーム内で隣り合うサブフレーム間の映像信号の極性を反転するステップと、
   隣り合う２つの映像フレームの同じ色のサブフレーム間で前記液晶パネルの所定の１または複数の画素に対応する映像信号同士を比較することで、前記サブフレーム間での前記所定の１または複数の画素における映像信号の変化を検出するステップと、
   前記検出結果に基づいて一フレームの映像信号全体の極性を反転するか否かを決定するステップと、
   前記決定した極性を有する映像信号を前記液晶パネルに出力するステップと、
   を含むことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
5. 前記極性を反転するか否かを決定するステップにおいて、
   前記検出結果が所定量以上の変化であることを示す場合は、前記一フレームの映像信号全体の極性を反転して出力し、
   前記検出結果が所定量未満の変化であることを示す場合は、前記一フレーム全体の映像信号をそのまま出力することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の駆動方法。

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