JP2004354577A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＣＢタイプの液晶パネルはパネル毎に非映像信号の電圧と１Ｈ間に挿入する時間割合を調節しなければならなかった。
【解決手段】非映像信号の電圧と１Ｈ間に挿入する時間割合との間にある一定の関係に基づいて挿入時間割合を計算する演算部を有することで、非映像信号の電圧をＲＯＭに書き込むだけでパネル調整を完了させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶パネルを用いた動画像の表示や、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｓｅｌｆ−Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードの液晶パネルを用いる場合に好適な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、コンピュータ装置等の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（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの液晶パネルは、視野角が狭く、応答速度が不充分であるという欠点を有している。よって、ＴＮモードの液晶パネルをＴＶ用途で使用するには、視差によるコントラストの低下や、動画像表示時の輪郭のボケなど、解決すべき大きな課題が存在する。
【０００３】
近年、上記ＴＮモードに代わり、ＯＣＢモードに関する研究が進んでいる。ＯＣＢモードは、ＴＮモードに比べて視野角が広く、応答速度も高速であるため、動画表示により適している。
【０００４】
図８に、一般的な液晶パネルの構成を示す。これはＴＮモードでもＯＣＢモードでも共通である。図８において、Ｘ１〜Ｘｎはゲート線、Ｙ１〜Ｙｎはソース線であり、ゲート線Ｘ１〜Ｘｎおよびソース線Ｙ１〜Ｙｎの各交点にはスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）５０４が設けられており、各ＴＦＴ５０４のドレイン電極は、液晶パネルの各画素５０５の画素電極にそれぞれ接続されている。各画素５０５では、画素電極と対向電極との間に液晶が挟持されている。対向電極の電位は、対向駆動部５０３によって制御される。
【０００５】
５０２は、ＴＦＴ５０４の状態のオン・オフを制御するためのゲートパルスをゲート線Ｘ１〜Ｘｎに供給するゲートドライバである。ゲートドライバ５０２は、ソース線Ｙ１〜Ｙｎへのデータの供給と同期して、ＴＦＴ５０４の状態をオンにするための電位をゲート線Ｘ１〜Ｘｎに対して順次印加する。
【０００６】
５０１は、画素電極の電位を制御するソースドライバである。ソースドライバ５０１によって制御される画素電極の電位と、対向駆動部５０３によって制御される対向電極の電位との差が液晶にかかる電圧となり、この電圧により各画素５０５の透過率が決定される。
【０００７】
ところで、ＯＣＢモードの液晶パネルを用いる場合には、画像表示を開始する最初の段階で、ＴＮモードにはない独特の手順が必要となる。ＯＣＢセルは、ベンド配向とスプレイ配向という２つの状態を取りうる。ＯＣＢモードの液晶パネルで画像を表示するためにはＯＣＢセルがベンド配向の状態になっている必要がある。
【０００８】
しかしながら、通常、ＯＣＢセルはスプレイ配向の状態にあるので、画像を表示する際にはＯＣＢセルの状態をスプレイ配向からベンド配向に変化させる必要がある。以下、このようなスプレイ配向からベンド配向への状態変化を“転移”と称す。ＯＣＢセルを転移させるためには、一定時間高電圧を印加するなどの独特の手順が必要であるが、この手順については本発明に直接は関係しないので説明を省略する。
【０００９】
上記の独特の手順を経てＯＣＢセルが転移してベンド配向の状態になると、画像の表示が可能となる。しかしながら、ＯＣＢセルに所定のレベル以上の電圧が印加されない状態が一定時間以上続くと、ＯＣＢセルの状態がベンド配向からスプレイ配向に戻ってしまう。
【００１０】
以下、このようなベンド配向からスプレイ配向への状態変化を“逆転移”と称す。よって、ＯＣＢモードの液晶パネルを用いて継続的に画像を表示するためには、逆転移を防止する必要がある。逆転移を防止するためには、特開平１１−１０９９２１号公報（特許文献１）や日本液晶学会誌１９９９年４月２５日号（Ｖｏｌ．３．Ｎｏ．２）Ｐ９９（１７）〜Ｐ１０６（２４）（非特許文献１）に開示されているように、ＯＣＢセルに定期的に高い電圧を印加すればよい。以下、このようにＯＣＢセルに高い電圧を周期的に印加するような液晶パネルの駆動方法を“逆転移防止駆動”と称す。
【００１１】
ところで上記文献には、画像信号と高電圧信号（周期的に高い電圧をＯＣＢセルに印加するための信号）を交互に書き込むために、ソースドライバを上下両側に配置する方式や、駆動周波数を２倍にする方式が開示されている。
【００１２】
図７に、従来技術に係る上記液晶表示装置の構成を示す。図７において、２０４は入力映像信号に対して周波数変換を行う周波数変換部を、２０５はソースドライバとゲートドライバをそれぞれ制御するためのパルスを生成する駆動パルス生成部を、２０１はソースドライバを、２０２はゲートドライバを、２０３はＯＣＢモードの液晶パネルを、２０６はパネル毎にばらつく非映像信号レベルを記憶させるＲＯＭを、それぞれ示している。なお、便宜上、液晶パネル２０３のゲート線数を９ラインとし、１フレーム期間が９水平走査期間からなるものとする。
【００１３】
なお、以降特に断らない限り、表示モードは印加電圧が低いときに透過率が高くなる、所謂ノーマリホワイトであるものとする。
【００１４】
本液晶表示装置では、液晶パネル２０３上の各画素に対し、入力映像信号を構成する画像信号と、入力映像信号とは無関係な非映像信号が、１フレーム期間にそれぞれ１度ずつ書き込まれる。ここで非映像信号とは、逆転移を防止すべくＯＣＢセルに高電圧を印加するための信号である。
【００１５】
上記のような書き込みを実現するには、入力映像信号を構成する画像信号の間に非映像信号を適宜に挿入する必要がある。そのために、本液晶表示装置の周波数変換部２０４は、入力映像信号の１画像信号（１ライン分の画像信号）毎に非映像信号を１つ挿入して出力映像信号を生成し、これをソースドライバ２０１に転送する。
【００１６】
ただし、単に非映像信号を挿入すると１フレーム期間の長さが変化してしまうので、周波数変換部２０４では同時に周波数変換も行われる。つまり、入力映像信号として１つの画像信号が入力される時間（つまり１水平走査期間）に、ソースドライバに対して１つの画像信号と１つの非映像信号からなる計２つの信号の転送を行うために、２倍の周波数変換が行われる。
【００１７】
図６に周波数変換部２０４の具体的構成を示す。制御信号生成部３０１は、入力同期信号に基づいて、書き込みクロック、読み出しクロック、リードイネーブル信号、出力切替制御信号、出力同期信号をそれぞれ生成する。入力映像信号は、書き込みクロックに同期してラインメモリ３０２に書き込まれる。そして、ラインメモリ３０２に書き込まれた入力映像信号は、書き込みクロックの２倍の周波数を有する読み出しクロックに同期してラインメモリ３０２から読み出される。出力信号選択部３０３は、出力切替制御信号に基づいて、ラインメモリ３０２の出力と、ＲＯＭから入力された非映像信号との一方を選択して出力映像信号として出力する。以上の処理に関する信号波形を図５に示す。
【００１８】
非映像信号は、予めパネル毎に測定等を行って最適なレベルをＲＯＭに記憶させておく必要がある。この説明については複雑になるので、後述する。
【００１９】
図４は従来技術に係る上記液晶表示装置の駆動波形を示す。図４において、ゲートパルスＰ０〜Ｐ８は、そのＨＩ期間に液晶パネル２０３上のゲート線ＧＬ０〜ＧＬ８をそれぞれ選択する。期間Ｔ０＿０では、ゲートパルスＰ３がＨＩとなり、ゲート線ＧＬ３上の画素に非映像信号が書き込まれる。
【００２０】
それに続く期間Ｔ０＿１では、ゲートパルスＰ０がＨＩとなり、ゲート線ＧＬ０上の画素に画像信号がそれぞれ書き込まれる。期間Ｔ０＿２では、ゲートパルスＰ４がＨＩとなり、ゲート線ＧＬ４に非映像信号が同時に書き込まれる。
【００２１】
図中において、上記非映像信号を書き込むためのパルスには“Ｂ”を表記してある。非映像信号を書き込むためのパルスはソース線側からの非映像信号のタイミングと同期している事が判るであろう。
【００２２】
以下同様にして、例えば期間Ｔ０＿７では、ゲートパルスＰ３がＨＩとなり、ゲート線ＧＬ３上の画素に画像信号がそれぞれ書き込まれる。
【００２３】
ここで、ゲート線ＧＬ０上の各画素は、非映像信号が書き込まれてからその後に画像信号が書き込まれるまでの期間、すなわちＴ０＿１３〜Ｔ１＿１の期間、非映像信号を保持することになる。このように、液晶パネル２０３上の全てのゲート線が１フレーム期間に２回ずつ選択され、各ゲート線上の画素には１フレーム期間に画像信号と非映像信号が１回ずつ書き込まれる。
【００２４】
以上のように、図７に示す液晶表示装置によれば、液晶パネル２０３上の各画素に対して画像信号と非映像信号を交互に書き込むことができる
【００２５】
【特許文献１】
特開平１１−１０９９２１号公報
【非特許文献１】
日本液晶学会誌１９９９年４月２５日号（Ｖｏｌ．３．Ｎｏ．２）Ｐ９９（１７）〜Ｐ１０６（２４）
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、所謂ノーマリホワイトモードにおいて逆転移を防止する為に挿入する非映像信号は、黒表示レベル信号であることが望ましい。これはフレーム毎に１度かならず挿入される非映像信号が黒表示レベルで無い場合、黒表示の輝度が明るくなる為である。
【００２７】
黒表示輝度が明るくなるとコントラスト比の劣化を招き表示品位を落とす事が知られている。また、黒表示を行う為に液晶に印加する電圧はパネル毎にばらついている事も周知である。
【００２８】
従って、パネル毎に非映像信号を最適に選択する必要がある。以上のような理由から、上記従来例では、予めパネル毎に非映像信号レベルをＲＯＭに記憶させ、パネル毎にばらつく非映像信号レベルに起因する黒表示の品位低下を抑圧していた。
【００２９】
次に、逆転移抑制に必要な逆転移防止電圧印加期間について説明する。筆者らの調査によって、逆転移抑制に必要な逆転移防止電圧（非映像信号）印加期間は、逆転移防止用電圧（非映像信号レベル）に依存する事が判っている。
【００３０】
逆転移抑制に必要な逆転移防止電圧印加期間は、逆転移防止用電圧を低くするほど長くなる。注意すべきは、逆転移防止用電圧印加期間を、パネル毎のばらつきを考慮した最大値、即ち、最も逆転移防止電圧が低い限度個体に合わせて一意に決定すると、限度固体でない、大多数のパネルに於いても必要以上に長く逆転移防止用電圧印加期間を与える事になり最大輝度の低下を招く事である。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は非映像信号の電圧と挿入期間がパネルに依らず一定の関係であることを利用し、パネル毎の非映像信号の電圧を入力するだけで、非映像信号の挿入期間を求める演算部を設けた以下の構成を採用した。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１に、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。図１において、液晶表示装置は、周波数変換部２０４と、駆動パルス生成部２０５と、非映像信号を記憶させるＲＯＭ２０６と、該非映像信号に応じて非映像信号を挿入する期間を算出する演算部１０１と、ソースドライバ２０１と、ゲートドライバ２０２と、液晶パネル２０３とを備える。ここで、液晶パネル２０３はＯＣＢモードとする。
【００３３】
なお、図１において図７と同等の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略する。以上のように構成された液晶表示装置で、従来構成と異なるのは、パネル毎に記憶させた非映像信号に応じて非映像信号を挿入する期間を算出する手段を持つ事である。
【００３４】
筆者らの測定では非映像信号レベルと非映像信号を挿入する期間（非映像信号挿入率）との関係は図２に示すようになる。液晶パネル毎に最適となる非映像信号の信号レベルは異なる。しかし、図２に示す、非映像信号の信号レベルと挿入すべき非映像信号の期間の関係は液晶パネル毎に依らない。
【００３５】
従って算出部１０１は、この関係を元に、例えばテーブル等を用いて、非映像信号の信号レベルから挿入期間を求めることができる。
【００３６】
ＲＯＭには、非映像信号の電圧がパネル毎に書き込まれている。駆動パルス生成部は図２の関係を記憶させたテーブルを参照して非映像信号を挿入期間を算出する。駆動パルス生成部は、その挿入期間を、倍速にされた水平期間を単位とした長さとして求め、非映像信号を挿入する。
【００３７】
次に、非映像信号挿入率を変化させる手法について図３を用いて説明する。図において（Ａ）は図４で説明した駆動波形と同じである。また、理解に不必要と思われる、ゲートパルスＰ４以降の信号は割愛してある。
【００３８】
例えば、非映像信号挿入率を低下させた（非映像信号印加期間を短くした）場合を（Ｂ）に示す。（Ｂ）において、ゲートラインＧＬ０において、非映像信号を書き込むためのパルスがＨＩになるタイミングが、期間Ｔ０＿１２から期間Ｔ０＿１４にずらしてある。この操作によって、例えば（Ａ）でゲート線ＧＬ３上で非映像信号挿入期間がＴ０＿１ 〜Ｔ０＿７だったものが（Ｂ）ではＴ０＿３〜Ｔ０＿７となり短くなっている。
【００３９】
さらに（Ａ）と（Ｂ）の違いを、周波数変換後の映像信号（ＳＩＧｘ２）とゲートパルスの関係で説明する。周波数変換後の映像信号は、映像信号と非映像信号が交互に連続して出力される。この周波数変換後の映像信号に対し、（Ａ）では、Ｐ０、Ｐ４、Ｐ１、Ｐ５と４本おきにゲートラインが選択される。一方（Ｂ）では、Ｐ０、Ｐ３、Ｐ１、Ｐ４と３本おきにゲートラインが選択されている。
【００４０】
このゲートラインの選択間隔の違いが、（Ａ）と（Ｂ）の非映像信号挿入期間を決めている。上記説明のように演算部は、予め液晶パネル毎に決められた非映像信号の印加電圧に対して、図２から求まる非映像信号挿入率を駆動パルス生成部に送っていた。駆動パルス生成部は、この非映像信号挿入率から、非映像信号挿入期間を求め、交互に選択するゲートラインの間隔を決めている。
【００４１】
以上によって、非映像信号のレベルと最適な非映像信号挿入率とを管理し、パネル毎に最適な非映像信号挿入率を用いる事が出来、不要に輝度を低下させる必要がなくなる。
【００４２】
以上のように、第１の実施形態によれば、パネル毎に最適な非映像信号レベルと、非映像信号挿入率とを用いる事が出来、非映像信号の電圧レベルが高いパネルにおいては不要な輝度低下を免れる事が出来、逆転移を抑制しつつ良好な表示が可能となる。
【００４３】
なお第１の実施形態では、２走査期間を１つの非映像期間と１つの映像期間に変換する２倍速において説明したが、これに限らず、Ｎ走査期間を１つの非映像期間とＮの映像期間に変換する、（Ｎ＋１）／Ｎ倍速において同様に可能である事は言うまでもない。
【００４４】
また、駆動パルス生成部は図２の関係を近似させた関数から、非映像信号の挿入期間を求めるようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は非映像信号の電圧と挿入期間がパネルに依らず一定の関係であることを利用し、パネル毎の非映像信号の電圧を入力するだけで、非映像信号の挿入期間を求める演算部を設けたので、ＯＣＢタイプのパネルの調整が容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の構成を示す図
【図２】非映像信号の電圧と入力信号１Ｈ間に非映像信号を挿入すべき割合の関係を示す図
【図３】本願の液晶パネルの動作を示す図
【図４】従来のＯＣＢタイプの液晶パネルの動作を示す図
【図５】周波数変換部による周波数の倍速化の動作を示す図
【図６】駆動パルス生成部の構成を示す図
【図７】従来の液晶表示装置の構成を示す図
【図８】液晶パネルの構成を示す図
【符号の説明】
１０１ 演算部
２０１ ソースドライバ
２０２ ゲートドライバ
２０３ 液晶パネル
２０４ 周波数変換部
２０５ 駆動パルス生成部
２０６ ＲＯＭ

Claims (2)

1. 液晶パネルと、前記液晶パネルのソースラインを駆動するソースドライバと、前記液晶パネルのゲートラインを駆動するゲートドライバと、映像信号を入力する入力映像信号端子と、同期信号を入力する入力同期信号端子と、非映像信号と非映像信号の電圧値を記録したＲＯＭと、前記映像信号と、前記同期信号と、前記非映像信号が入力され、映像信号と非映像信号のそれぞれが倍速かつ交互となる周波数変換後映像信号と、前記同期信号を倍速にした周波数変換後同期信号とを出力する周波数変換部と、前記非映像信号の電圧値が入力され、前記非映像信号が前記映像信号の１Ｈ期間内に占める割合を示す非映像信号挿入率を計算する演算部と、前記周波数変換後同期信号と前記非映像信号挿入率が入力され、前記ソースドライバを制御するソースドライバ制御信号と前記ゲートドライバを制御するゲートドライバ制御信号を出力する駆動パルス生成部とを有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記ゲートドライバ制御信号は、前記周波数変換後映像信号の映像信号部分を表示させるゲートラインと、非映像信号部分を表示させるゲートラインを一定ライン数ずらす信号であることを特徴とする液晶表示装置。

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