WO2010058659A1 - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

　画素回路６は、データ信号線の伸延方向よりも走査信号線の伸延方向に長い長方形の形状を有する。データ信号線の伸延方向に並んだ３個の画素回路６が１個の画素を構成する。走査信号線の伸延方向には、３個の画素回路６を赤、緑、青の順に並べた画素と、緑、青、赤の順に並べた画素と、青、赤、緑の順に並べた画素とを繰り返し並べる。これにより、データ信号線駆動回路４を用いてライン反転駆動を行うときに、各フレームの各ラインにおいて３種類の画素回路６に異なる極性の電圧を印加し、印加電圧の極性の影響を相殺して、色ずれを抑制する。

Description

画像表示装置

　本発明は、画像表示装置に関し、特に、データ信号線の伸延方向よりも走査信号線の伸延方向に長い画素回路を用いてカラー表示を行う画像表示装置に関する。

　カラー表示を行う画像表示装置として、赤、緑および青に対応した３種類の画素回路を備えた液晶表示装置が広く利用されている。液晶表示装置に含まれる画素回路は、長方形の形状を有する。液晶表示装置では一般に、図１０に示すように、走査信号線の伸延方向よりもデータ信号線の伸延方向に長い画素回路（以下、縦長の画素回路という）が使用される。この場合、３種類の画素回路は、走査信号線の伸延方向に並べて配置される。表示画面の垂直方向の画素数をｍ、水平方向の画素数をｎとしたとき、（ｍ×ｎ×３）個の画素回路は、走査信号線の伸延方向に３ｎ個ずつ、データ信号線の伸延方向にｍ個ずつ配置され、ｍ本の走査信号線と３ｎ本のデータ信号線を用いて駆動される。

　一方、図１１に示すように、データ信号線の伸延方向よりも走査信号線の伸延方向に長い画素回路（以下、横長の画素回路という）を使用することもできる。この場合、３種類の画素回路は、データ信号線の伸延方向に並べて配置される。（ｍ×ｎ×３）個の画素回路は、走査信号線の伸延方向にｎ個ずつ、データ信号線の伸延方向に３ｍ個ずつ配置され、３ｍ本の走査信号線とｎ本のデータ信号線を用いて駆動される。

　このように横長の画素回路を使用した場合、縦長の画素回路を使用した場合と比べて、走査信号線の本数は３倍になるが、データ信号線の本数は１／３になる。一般に、データ信号線１本あたりの回路量は、走査信号線１本あたりの回路量よりも大きい。したがって、横長の画素回路を使用した場合には、縦長の画素回路を使用した場合よりも、画素回路に対する書き込み時間が短くなるものの、データ信号線駆動回路の回路量は小さくなる。これにより、表示画面の上下にある額縁部分の幅を狭くすることができる。

　本願発明に関連する技術は、以下の特許文献に記載されている。特許文献１には、横ストライプ構成の画像表示装置において、１枚のフレーム画像を３つのサブフィールドに分割し、各サブフィールドでは異なる順序で各色の画素に対して書き換えを行うことが記載されている。特許文献２には、横ストライプ構成の画像表示装置において、映像信号に施すガンマ変換の特性を走査信号線の選択に合わせて切り替えることが記載されている。特許文献３には、横ストライプ構成を有するＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式の液晶表示装置が記載されている。

日本国特開平９－８０４６６号公報 日本国特開２００６－３１７５６６号公報 日本国特開２００７－２４８９９９号公報

　液晶表示装置では、画面の焼き付きを防止するために、液晶印加電圧の極性を所定の周期で反転させる極性反転駆動が行われる。極性反転駆動には、フレーム単位で極性を反転させるフレーム反転駆動や、ライン単位で極性を反転させるライン反転駆動や、ドット単位で極性を反転させるドット反転駆動などがある。

　しかしながら、横長の画素回路を備えた液晶表示装置においてライン反転駆動を行うと、画面に横線を表示したときに、色ずれが発生することがある。例えば、図１２に示す画素回路の配置を有する液晶表示装置において、液晶印加電圧の極性を１ラインごとに反転させる１ライン反転駆動を行い、図１３に示す画面を表示する場合を考える。図１３に示す表示画面では、黒の背景の中に１ライン幅（１画素幅）の白い横線が含まれており、この横線は１フレーム時間に１ラインの速度で上に移動する。この横線は、静止していれば白く見えるが、上記速度で移動すると白ではない色（例えば、やや黄色い色）に見える。

　この色ずれの原因は、１ライン反転駆動を行ったことにある。図１４は、１ライン反転駆動を行った場合の液晶印加電圧の極性を示す図である。図１４に示すように、奇数番目のラインでは、赤または青に対応した画素回路には負極性電圧が印加され、緑に対応した画素回路には正極性電圧が印加される。偶数番目のラインでは、赤または青に対応した画素回路には正極性電圧が印加され、緑に対応した画素回路には負極性電圧が印加される。１ライン反転駆動と共にフレーム反転駆動も行われるので、次のフレームでは液晶印加電圧の極性は図１４とは逆になる。

　横線が静止している場合には、横線がいずれのラインにあっても、横線の位置にあるすべての画素回路に正極性電圧と負極性電圧が１フレームごとに交互に印加される。このため、２枚のフレーム間で色が平均化されて、横線は白く見える。これに対して、横線が１フレーム時間に１ラインの速度で移動する場合には、横線の位置にあるすべての画素回路に同じ極性の電圧が印加される。例えば、あるフレームで横線が奇数番目のラインにあり、横線の位置にある赤または青に対応した画素回路には負極性電圧が印加され、緑に対応した画素回路には正極性電圧が印加されるとする。この場合、次のフレームで横線は偶数番目のラインに移動するので、横線の位置にある赤または青に対応した画素回路には再び負極性電圧が印加され、緑に対応した画素回路には再び正極性電圧が印加される。このように、いずれのフレームでも横線の位置にあるすべての画素回路に同じ極性の電圧が印加されるので、横線は白ではない色に見える。

　この色ずれは、１ライン幅の横線を表示したときに顕著に現れる。また、色ずれが発生するか否かは、ライン反転駆動の周期（液晶印加電圧の極性を何ラインごとに反転させるか）と横線の移動速度に依存する。例えば、図１３において横線が１フレーム時間に２ラインの速度で移動する場合には、色ずれは発生しない。このような色ずれが発生すると、表示画面の画質が低下する。

　それ故に、本発明は、走査信号線の伸延方向に長い画素回路を備えた画像表示装置においてライン反転駆動を行ったときに発生する色ずれを抑制することを目的とする。

　本発明の第１の局面は、カラー表示を行う画像表示装置であって、
　第１の方向に伸延する複数の走査信号線と、
　第２の方向に伸延する複数のデータ信号線と、
　第２の方向よりも第１の方向に長く、前記走査信号線と前記データ信号線の交点に対応して設けられた複数の画素回路と、
　前記走査信号線を順に選択する走査信号線駆動回路と、
　前記データ信号線に対して映像信号に応じた電圧を、１本以上のデータ信号線ごとに極性を切り替えながら印加するデータ信号線駆動回路とを備え、
　第２の方向に並んだ所定数の画素回路はそれぞれある色に対応して全体で１個の画素を構成し、第１の方向に隣接する画素間では画素回路の並び順が異なることを特徴とする。

　本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面において、
　第１の方向には、画素回路の並び順が規則的に変化する画素が並んでいることを特徴とする。

　本発明の第３の局面は、本発明の第２の局面において、
　第１の方向には、赤、緑および青に対応した３個の画素回路が赤、緑、青の順に並んだ画素と、緑、青、赤の順に並んだ画素と、青、赤、緑の順に並んだ画素とが繰り返し並んでいることを特徴とする。

　本発明の第４の局面は、本発明の第２の局面において、
　第１の方向には、赤、緑および青に対応した３個の画素回路が赤、緑、青の順に並んだ画素と、緑、赤、青の順に並んだ画素とが交互に並んでいることを特徴とする。

　本発明の第５の局面は、本発明の第１の局面において、
　第２の方向には、画素回路の並び順が同じ画素が並んでいることを特徴とする。

　本発明の第６の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記データ信号線駆動回路は、前記データ信号線に対して前記映像信号に応じた電圧を、１本のデータ信号線ごとに極性を切り替えながら印加することを特徴とする。

　本発明の第１の局面によれば、走査信号線の伸延方向に隣接する画素間では画素回路の並び順が異なるので、ライン反転駆動を行うときに、各フレームの各ラインにおいて各色に対応した画素回路に異なる極性の電圧を印加し、印加電圧の極性の影響を相殺することができる。これにより、走査信号線の伸延方向に長い画素回路を備えた画像表示装置においてライン反転駆動を行ったときに発生する色ずれを抑制することができる。

　本発明の第２の局面によれば、画素回路の並び順が規則的に変化する画素を走査信号線の伸延方向に並べることにより、ライン反転駆動を行うときに、各フレームの各ラインにおいて各色に対応した画素回路に異なる極性の電圧を規則的に印加し、印加電圧の極性の影響を好適に相殺して、色ずれを効果的に抑制することができる。

　本発明の第３の局面によれば、赤、緑および青に対応した画素回路を備えた画像表示装置においてライン反転駆動を行うときに、各フレームの各ラインにおいて３種類の画素回路に異なる極性の電圧を規則的に印加し、印加電圧の極性の影響を好適に相殺して、色ずれを効果的に抑制することができる。

　本発明の第４の局面によれば、赤、緑および青に対応した画素回路を備えた画像表示装置においてライン反転駆動を行うときに、各フレームの各ラインにおいて人間が高い感度を有する赤と緑に対応した画素回路に異なる極性の電圧を交互に印加し、印加電圧の極性の影響を好適に相殺して、色ずれを効果的に抑制することができる。

　本発明の第５の局面によれば、データ信号線の伸延方向に同じ構成の画素を並べた画像表示装置においてライン反転駆動を行ったときに発生する色ずれを抑制することができる。

　本発明の第６の局面によれば、１ライン反転駆動を行うときに、各フレームの各ラインにおいて各色に対応した画素回路に異なる極性の電圧を印加し、印加電圧の極性の影響を相殺して、色ずれを抑制することができる。

本発明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に示す液晶表示装置における画素回路の配置を示す図である。 図１に示す液晶表示装置における液晶印加電圧の極性を示す図である。 本発明の第１変形例に係る液晶表示装置における画素回路の配置を示す図である。 本発明の第１変形例に係る液晶表示装置における液晶印加電圧の極性を示す図である。 本発明の第２変形例に係る液晶表示装置における画素回路の配置を示す図である。 本発明の第３変形例に係る液晶表示装置における画素回路の配置を示す図である。 本発明の第４変形例に係る液晶表示装置における画素回路の配置を示す図である。 本発明の第５変形例に係る液晶表示装置における画素回路の配置を示す図である。 従来の液晶表示装置における縦長の画素回路の配置を示す図である。 従来の液晶表示装置における横長の画素回路の配置を示す図である。 従来の液晶表示装置における横長の画素回路の配置を示す図である。 色ずれが発生する表示画面の例を示す図である。 従来の液晶表示装置における液晶印加電圧の極性を示す図である。

　図１は、本発明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に示す液晶表示装置１０は、液晶パネル１、表示制御回路２、走査信号線駆動回路３、データ信号線駆動回路４、および、データ並べ替え回路５を備えている。液晶表示装置１０は、垂直方向の画素数がｍ、水平方向の画素数がｎの画面を表示する（ただし、ｍとｎは２以上の整数）。

　液晶パネル１には、互いに平行に配置された３ｍ本の走査信号線Ｇ１～Ｇ３ｍと、走査信号線Ｇ１～Ｇ３ｍと直交するように互いに平行に配置されたｎ本のデータ信号線Ｓ１～Ｓｎとが設けられる。走査信号線Ｇ１～Ｇ３ｍは第１の方向（図１では横方向）に伸延し、データ信号線Ｓ１～Ｓｎは第１の方向と直交する第２の方向（図１では縦方向）に伸延する。以下、走査信号線Ｇ１～Ｇ３ｍの伸延方向を行方向、データ信号線Ｓ１～Ｓｎの伸延方向を列方向という。

　走査信号線Ｇ１～Ｇ３ｍとデータ信号線Ｓ１～Ｓｎは（ｍ×ｎ×３）箇所で交差し、各交点に対応して画素回路６が設けられる。画素回路６は、列方向よりも行方向に長い長方形の形状を有する。液晶パネル１には、このような横長の画素回路６が行方向にｎ個ずつ、列方向に３ｍ個ずつ、全部で（ｍ×ｎ×３）個設けられる。

　液晶表示装置１０には、（ｍ×ｎ×３）個の画素回路６に対応づけて、赤色光を透過させる領域、緑色光を透過させる領域、および、青色光を透過させる領域を（ｍ×ｎ）個ずつ有するカラーフィルタ（図示せず）が設けられる。このようなカラーフィルタを設けることにより、画素回路６は、赤に対応した画素回路、緑に対応した画素回路、および、青に対応した画素回路（以下、それぞれ、Ｒ画素回路、Ｇ画素回路およびＢ画素回路という）のいずれかとして機能する。

　液晶表示装置１０の外部からは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、水平同期信号ＨＳＹＮＣ、ドットクロックＤＣＬＫ、映像信号Ｄａなどが入力される。表示制御回路２は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、水平同期信号ＨＳＹＮＣ、ドットクロックＤＣＬＫなどに基づき、走査信号線駆動回路３とデータ信号線駆動回路４に対する制御信号を出力する。走査信号線駆動回路３に対する制御信号にはゲートスタートパルスＧＳＰやゲートクロックＧＣＫなどが含まれ、データ信号線駆動回路４に対する制御信号にはラッチパルスＬＰや極性反転信号ＰＯＬなどが含まれる。

　走査信号線駆動回路３は、表示制御回路２から出力された制御信号に従い、走査信号線Ｇ１～Ｇ３ｍの中から１本の走査信号線を順に選択し、選択した走査信号線にゲートオン電圧（画素回路６内の書き込み用ＴＦＴ（Thin Film Transistor）がオン状態になる電圧）を印加する。これにより、同じ行に配置されたｎ個の画素回路６を一括して選択することができる。

　データ並べ替え回路５は、液晶表示装置１０の外部から供給された映像信号Ｄａに含まれるデータをデータ信号線駆動回路４が必要とする順序に従って並べ替え、並べ替え後の映像信号Ｄｂを出力する。

　データ信号線駆動回路４は、表示制御回路２から出力された制御信号に従い、データ信号線Ｓ１～Ｓｎに対して映像信号Ｄｂに応じた電圧を印加する。これにより、走査信号線駆動回路３によって選択されたｎ個の画素回路６に対して所望の電圧を書き込み、所望の画像を表示することができる。また、データ信号線駆動回路４は、データ信号線Ｓ１～Ｓｎに印加する電圧の極性を１ラインごと、および、１フレームごとに反転させる。これにより、液晶印加電圧の極性を１ラインごと、および、１フレームごとに反転させる１ライン反転駆動とフレーム反転駆動を行い、画面の焼き付きを防止することができる。

　なお、液晶表示装置１０を小型化するために、表示制御回路２、走査信号線駆動回路３、データ信号線駆動回路４およびデータ並べ替え回路５の全部または一部を液晶パネル１上に形成してもよい。

　図２は、液晶表示装置１０における画素回路６の配置を示す図である。液晶表示装置１０では、列方向に並んだ３個の画素回路６（図１では破線で囲まれた部分、図２ではハッチングされた部分）が、それぞれ赤、緑および青のいずれかに対応して、全体で１個の画素を構成する。図２に示すように、各ラインの左端の画素では、３個の画素回路は、上からＲ画素回路、Ｇ画素回路、Ｂ画素回路の順に並んでいる。左から２番目の画素では、３個の画素回路は、上からＧ画素回路、Ｂ画素回路、Ｒ画素回路の順に並んでいる。左から３番目の画素では、３個の画素回路は、上からＢ画素回路、Ｒ画素回路、Ｇ画素回路の順に並んでいる。以下同様に、行方向には上記３種類の画素が繰り返し並べられる。このように液晶表示装置１０では、行方向に隣接する画素間では画素回路６の並び順が異なる。また、行方向には画素回路６の並び順が規則的に変化する画素が並び、列方向には画素回路６の並び順が同じ画素が並ぶ。

　図３は、液晶表示装置１０における液晶印加電圧の極性を示す図である。図３に示すように、奇数番目のラインでは、３個の画素回路のうち、上または下に配置された画素回路には負極性電圧が印加され、その間に配置された画素回路には正極性電圧が印加される。偶数番目のラインでは、上または下に配置された画素回路には正極性電圧が印加され、その間に配置された画素回路には負極性電圧が印加される。データ信号線駆動回路４はフレーム反転駆動も行うので、次のフレームでは液晶印加電圧の極性は図３とは逆になる。

　上述したように、液晶表示装置１０では、行方向に隣接する画素間では画素回路６の並び順が異なる。したがって、データ信号線駆動回路４を用いて１ライン反転駆動を行うときでも、フレーム内のいずれのラインにおいても、一部のＲ画素回路には正極性電圧が印加され、残余のＲ画素回路には負極性電圧が印加される。例えば図３では、奇数番目のラインの左端の画素と左から２番目の画素に含まれるＲ画素回路には負極性電圧が印加され、奇数番目のラインの左から３番目の画素に含まれるＲ画素回路には正極性電圧が印加される。このように各フレームの各ラインにおいてＲ画素回路に異なる極性の電圧を印加することにより、表示画面内の赤について印加電圧の極性の影響を相殺することができる。同様に、各フレームの各ラインにおいてＧ画素回路とＢ画素回路に極性の異なる電圧を印加することにより、表示画面内の緑と青について印加電圧の極性の影響を相殺することができる。

　したがって、本実施形態に係る液晶表示装置１０によれば、列方向よりも行方向に長く、赤、緑および青に対応した画素回路を備えた液晶表示装置において１ライン反転駆動を行うときに、各フレームの各ラインにおいて３種類の画素回路６に異なる極性の電圧を印加し、印加電圧の極性の影響を相殺して、色ずれを抑制することができる。特に、画素回路６の並び順が規則的に変化する画素を行方向に並べることにより、各フレームの各ラインにおいて３種類の画素回路６に異なる極性の電圧を規則的に印加し、印加電圧の極性の影響を好適に相殺して、色ずれを効果的に抑制することができる。

　なお、本実施形態に係る液晶表示装置１０については、画素回路６の配置が異なる各種の変形例を構成することができる。図４は、第１変形例に係る液晶表示装置における画素回路の配置を示す図である。図４に示すように、各ラインの左端の画素では、３個の画素回路は、上からＲ画素回路、Ｇ画素回路、Ｂ画素回路の順に並んでいる。左から２番目の画素では、３個の画素回路は、上からＧ画素回路、Ｒ画素回路、Ｂ画素回路の順に並んでいる。以下同様に、行方向には上記２種類の画素が繰り返し並べられる。この場合の液晶印加電圧の極性を示すと、図５のようになる。

　第１の変形例に係る液晶表示装置では、１ライン反転駆動を行うときに、表示画面内の赤と緑については印加電圧の極性をより良く相殺できるが、青については印加電圧の極性を相殺できない。ところが、人間は赤と緑に比べて青に対する感度が低い。したがって、図５に示すように、各フレームの各ラインにおいて人間が高い感度を有する赤と緑に対応した画素回路に異なる極性の電圧を交互に印加することにより、印加電圧の極性の影響を好適に相殺して、色ずれを効果的に抑制することができる。

　図６～図９は、それぞれ、第２～第５変形例に係る液晶表示装置における画素回路の配置を示す図である。第２変形例に係る液晶表示装置（図６）では、列方向には画素回路６の並び順が異なる画素が並んでいる。第３変形例に係る液晶表示装置（図７）では、行方向には、３個の画素回路が赤、緑、青の順に並んだ画素と、緑、青、赤の順に並んだ画素とが並んでいる。第４変形例に係る液晶表示装置（図８）では、３個の画素回路が青、緑、赤の順に並んだ画素などを含めて、行方向には６種類の画素が並んでいる。第５変形例に係る液晶表示装置（図９）では、図２と同じ３種類の画素が、行方向と列方向に不規則に並んでいる。これら変形例に係る液晶表示装置でも、走査信号線の伸延方向に隣接する画素間では画素回路の並び順が異なるので、液晶表示装置１０と同様に色ずれを抑制することができる。

　また、以上の説明では、液晶表示装置は、赤、緑および青に対応した３種類の画素回路を備えることとしたが、上記以外の色に対応した画素回路を備えていてもよく、４種類以上の色に対応した画素回路を備えていてもよい。また、本発明は、液晶表示装置以外の画像表示装置にも適用できる。

　以上に示すように、本発明の画像表示装置によれば、走査信号線の伸延方向に隣接する画素間では画素回路の並び順が異なるので、ライン反転駆動を行うときに、各フレームの各ラインにおいて各色に対応した画素回路に異なる極性の電圧を印加し、印加電圧の極性の影響を相殺して、色ずれを抑制することができる。

　本発明の画像表示装置は、ライン反転駆動を行ったときに発生する色ずれを抑制できるという効果を奏するので、液晶表示装置など、各種の画像表示装置に利用することができる。

　１…液晶パネル
　２…表示制御回路
　３…走査信号線駆動回路
　４…データ信号線駆動回路
　５…データ並べ替え回路
　６…画素回路
　１０…液晶表示装置

Claims (6)

1. 　カラー表示を行う画像表示装置であって、
   　第１の方向に伸延する複数の走査信号線と、
   　第２の方向に伸延する複数のデータ信号線と、
   　第２の方向よりも第１の方向に長く、前記走査信号線と前記データ信号線の交点に対応して設けられた複数の画素回路と、
   　前記走査信号線を順に選択する走査信号線駆動回路と、
   　前記データ信号線に対して映像信号に応じた電圧を、１本以上のデータ信号線ごとに極性を切り替えながら印加するデータ信号線駆動回路とを備え、
   　第２の方向に並んだ所定数の画素回路はそれぞれある色に対応して全体で１個の画素を構成し、第１の方向に隣接する画素間では画素回路の並び順が異なることを特徴とする、画像表示装置。
2. 　第１の方向には、画素回路の並び順が規則的に変化する画素が並んでいることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
3. 　第１の方向には、赤、緑および青に対応した３個の画素回路が赤、緑、青の順に並んだ画素と、緑、青、赤の順に並んだ画素と、青、赤、緑の順に並んだ画素とが繰り返し並んでいることを特徴とする、請求項２に記載の画像表示装置。
4. 　第１の方向には、赤、緑および青に対応した３個の画素回路が赤、緑、青の順に並んだ画素と、緑、赤、青の順に並んだ画素とが交互に並んでいることを特徴とする、請求項２に記載の画像表示装置。
5. 　第２の方向には、画素回路の並び順が同じ画素が並んでいることを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。
6. 　前記データ信号線駆動回路は、前記データ信号線に対して前記映像信号に応じた電圧を、１本のデータ信号線ごとに極性を切り替えながら印加することを特徴とする、請求項１に記載の画像表示装置。

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