JP2007171367A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示装置において、輝度特性および色度特性の両方を最適な設定にする。
【解決手段】 液晶表示パネルと、データドライバと、走査ドライバと、表示制御回路とを有する液晶表示装置であって、前記表示制御回路は、各フレーム期間の映像表示データに、前記映像表示データとは異なる挿入表示データを生成し、挿入する第１の回路と、前記映像表示データを表示させる走査信号を出力する第１の時刻および前記挿入表示データを表示させる走査信号を出力する第２の時刻を設定する第２の回路とを有し、前記第１の回路は、１つの有彩色の表示データを生成し、かつ、フレーム期間毎に前記有彩色の階調を設定する回路を有する回路である液晶表示装置である。
【選択図】 図５

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、１フレーム期間に映像表示データと他の表示データを表示する液晶表示装置に適用して有効な技術に関するものである。

従来、表示装置を動画表示の観点で分類した場合、インパルス応答型とホールド応答型に大別される。インパルス応答型の表示装置は、たとえば、ブラウン管の残光特性のように、輝度応答が走査直後から低下するタイプの表示装置である。一方、ホールド応答型の表示装置は、たとえば、液晶表示装置のように、映像表示データに基づく輝度を次の走査まで保持し続けるタイプの表示装置である。

前記ホールド応答型の表示装置は、静止画像を表示したときに、ちらつきのない良好な表示品質を得ることができる。しかしながら、その一方で、動画を表示したときに、移動する物体の周囲がぼやけて見える、いわゆる動画ぼやけが発生し、著しく表示品質が低下するという問題がある。

前記ホールド応答型の表示装置における動画ぼやけを低減する方法としては、たとえば、映像を表示する際に、各フレーム期間に、黒表示データを挿入する方法が知られている（たとえば、特許文献１を参照。）。
特開２００４−２１２７４７号公報

しかしながら、前記特許文献１などに記載された黒表示データを挿入する方法では、表示装置の輝度特性と色度特性の両方を最適な設定にすることが難しいという問題があった。この問題点について、前記ホールド応答型の表示装置の１つである液晶表示装置を例に挙げ、図１４および図１５を参照しながら簡単に説明する。

液晶表示装置は、一対の基板の間に封入された液晶材料に電界を印加して液晶分子の配向を制御し、映像を表示する表示装置である。また、液晶表示装置は、液晶材料に印加する電界の方向の観点で分類した場合、VA型などの縦電界型と、IPS型などの横電界型に大別される。

このとき、液晶材料のリタデーション（複屈折位相差）Δｎｄと透過率の関係は、たとえば、図１４に示すようになる。つまり、IPS型の液晶表示装置の場合、リタデーションΔｎｄが0.32から0.34になるようにすると透過率が最大になる。また、VA型の液晶表示装置の場合、リタデーションΔｎｄが0.38から0.40になるようにすると透過率が最大になる。

一方、液晶材料のリタデーションΔｎｄと色度の関係は、たとえば、図１５に示したようになる。図１５は、ｘｙ色度図であり、IPS型の液晶表示装置において、前記特許文献１に記載されたように黒表示データを挿入する場合のリタデーションΔｎｄと色度のｘ値およびｙ値の関係を示している。

液晶表示装置の色度特性、すなわちｘｙ色度図におけるｘ値およびｙ値は、たとえば、図１５に破線で示した目標領域ＴＡの範囲内であることが好ましい。しかしながら、たとえば、IPS型の液晶表示装置で透過率が最大となるように、リタデーションΔｎｄが0.32から0.34になるようにすると、色度特性は目標領域ＴＡからはずれ、青色味が強くなってしまう。逆に、色度特性を目標領域ＴＡ内に納めようとすると、リタデーションΔｎｄが小さくなり、透過率が低くなってしまう。そのため、従来の液晶表示装置では、輝度特性を最大にし、かつ、色度特性が目標領域ＴＡに収まるようにすることができなかった。

本発明の目的は、たとえば、液晶表示装置において、輝度特性および色度特性の両方を最適な設定にすることが可能な技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概略を説明すれば、以下の通りである。

（１）複数本のデータ信号線と複数本の走査信号線が格子状に配置され、隣接する２本のデータ信号線と隣接する２本の走査信号線で囲まれた領域を１つの画素領域とする液晶表示パネルと、前記データ信号線に表示信号を出力するデータドライバと、前記走査信号線に走査信号を出力する走査ドライバと、前記データドライバの表示信号の出力を制御する制御信号および表示信号をデータドライバに送るとともに、前記走査ドライバの走査信号の出力を制御する制御信号を走査ドライバに送る表示制御回路とを有する液晶表示装置であって、前記表示制御回路は、外部装置から入力された映像表示データを１フレーム期間毎に分割し、各フレーム期間の映像表示データに、前記映像表示データとは異なる挿入表示データを生成し、挿入して前記データドライバに送る第１の回路と、前記各走査信号線に前記映像表示データを表示させる走査信号を出力する第１の時刻および前記挿入表示データを表示させる走査信号を出力する第２の時刻を設定する第２の回路とを有し、前記第１の回路は、１つの有彩色の表示データを生成し、かつ、フレーム期間毎に前記有彩色の階調を設定する液晶表示装置である。

（２）前記（１）において、前記有彩色の階調を設定する回路は、各フレーム期間に表示される映像表示データの平均階調に基づいて設定する液晶表示装置である。

（３）前記（２）において、前記有彩色の階調を設定する回路は、前記平均階調が高いときには前記挿入表示データの階調を高くし、前記平均階調が低いときには前記挿入表示データの階調を低くする液晶表示装置である。

（４）複数本のデータ信号線と複数本の走査信号線が格子状に配置され、隣接する２本のデータ信号線と隣接する２本の走査信号線で囲まれた領域を１つの画素領域とする液晶表示パネルと、前記データ信号線に表示信号を出力するデータドライバと、前記走査信号線に走査信号を出力する走査ドライバと、前記データドライバの表示信号の出力を制御する制御信号および表示信号をデータドライバに送るとともに、前記走査ドライバの走査信号の出力を制御する制御信号を走査ドライバに送る表示制御回路とを有する液晶表示装置であって、前記表示制御回路は、外部装置から入力された映像表示データを１フレーム期間毎に分割し、各フレーム期間の映像表示データに、前記映像表示データとは異なる挿入表示データを生成し、挿入して前記データドライバに送る第１の回路と、前記各走査信号線が前記映像表示データを表示させる走査信号を出力する第１の時刻および前記挿入表示データを表示させる走査信号を出力する第２の時刻を設定する第２の回路とを有し、前記第１の回路は、１つの有彩色の表示データを生成し、前記第２の回路は、フレーム期間毎に前記第１の時刻と第２の時刻の間隔を設定する液晶表示装置である。

（５）前記（４）において、前記第１の時刻と第２の時刻の間隔を設定する回路は、各フレーム期間に表示される映像表示データの平均階調に基づいて設定する液晶表示装置である。

（６）前記（５）において、前記第１の時刻と第２の時刻の間隔を設定する回路は、前記平均階調が高いときには間隔を長くし、前記平均階調が低いときには間隔を短くする液晶表示装置である。

（７）前記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記第１の回路は、青色の挿入表示データを生成し、挿入する液晶表示装置である。

本発明の液晶表示装置は、たとえば、前記手段（１）のように、１フレーム期間に映像表示データと挿入表示データの２つの表示データを表示するときに、有彩色の挿入表示データを挿入し、表示する。このとき、前記挿入表示データは、フレーム期間毎に階調を設定する。各フレーム期間の挿入表示データの階調は、前記手段（２）のように、各フレーム期間に表示される映像表示データの平均階調に基づいて設定する。より具体的には、前記手段（３）のように、平均階調が高いときは挿入表示データの階調を高くし、平均階調が低いときは挿入表示データの階調を低くする。

またこのとき、前記挿入表示データの色は、たとえば、前記手段（７）のように青色とするのが好ましい。

このような液晶表示装置では、各フレーム期間に前記挿入表示データを挿入することで動画ぼやけを低減することができる。また、挿入表示データを、たとえば、青色などの有彩色にすると、ｘｙ色度図におけるリタデーションΔｎｄの分布が、黒色の場合の分布とは異なり、液晶表示装置の透過度が最大になるリタデーションΔｎｄのときのｘ値およびｙ値が、好ましい色度特性の範囲内に分布する。そのため、液晶表示装置の輝度特性および色度特性の両方を最適な設定にすることができる。

また、映像表示データの平均階調に基づいて挿入表示データの階調を設定するときには、たとえば、平均階調と挿入表示データの階調が１対１の関係であってもよいし、ｈ対１（ｈは２以上の整数）の関係であってもよい。

また、前記挿入表示データは、たとえば、前記手段（１）から手段（３）のように、各フレーム期間に表示される映像表示データに基づいて階調を変える代わりに、たとえば、前記手段（４）のように、前記フレーム期間毎に前記第１の時刻と第２の時刻の間隔を変え、前記挿入表示データの挿入期間を変えるようにしてもよい。このときも、前記第１の時刻と第２の時刻の間隔は、前記手段（５）のように各フレーム期間の映像表示データの平均階調に基づいて設定する。より具体的には、前記手段（６）のように、平均階調が高いときには間隔を長くし、前記平均階調が低いときには間隔を短くする。

このときも、前記挿入表示データの色は、たとえば、前記手段（７）のように青色とするのが好ましい。

このような液晶表示装置の場合も、各フレーム期間に前記挿入表示データを挿入することで動画ぼやけを低減することができる。また、挿入表示データを、たとえば、青色などの有彩色にすると、ｘｙ色度図におけるリタデーションΔｎｄの分布が、黒色の場合の分布とは異なり、液晶表示装置の透過度が最大になるリタデーションΔｎｄのときのｘ値およびｙ値が、好ましい色度特性の範囲内に分布する。そのため、液晶表示装置の輝度特性および色度特性の両方を最適な設定にすることができる。

また、前記手段（１）から手段（３）は、前記挿入表示データの階調を変えることで輝度特性および色度特性の両方を最適な設定にしている。一方、前記手段（４）から手段（６）は、前記挿入表示データの挿入期間の長さを変えることで輝度特性および色度特性の両方を最適な設定にしている。しかしながら、本発明の液晶表示装置は、その両方、すなわち挿入表示データの階調および挿入期間をフレーム期間毎に変えるようにしてもよい。

以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１および図２は、本発明に関わる液晶表示装置の概略構成を示す模式図であり、図１は全体的な構成例を示す回路ブロック図、図２は１画素の構成例を示す回路図である。

本発明の液晶表示装置は、たとえば、図１に示すように、M本のデータ信号線ＤＬ_m（m=1,2,…,M）とN本の走査信号線ＧＬ_n（n=1,2,…,N）が格子状に配置された液晶表示パネル１と、データ信号線ＤＬ_mに表示データ信号を出力するデータドライバ２と、走査信号線ＧＬ_nに走査信号を出力する走査ドライバ３と、表示データ信号および表示データ信号の出力を制御する制御信号をデータドライバ２に送るとともに、走査信号の出力を制御する制御信号を走査ドライバ３に送る表示制御回路４とを有する。

なお、データ信号線ＤＬ_mの添え字m、および走査信号線ＧＬ_nの添え字nは、それぞれ、複数本の信号線を区別するために付けている添え字である。そのため、以下の説明では、各信号線を区別する必要がある場合のみ添え字を付け、それ以外の場合は、単にデータ信号線ＤＬ、走査信号線ＧＬとする。

液晶表示パネル１は、一対の基板の間に液晶材料を封入した表示パネルであり、隣接する２本のデータ信号線ＤＬと、隣接する２本の走査信号線ＧＬで囲まれた領域を１つの画素領域としている。この画素領域の構成および動作原理について、図２を参照しながら説明する。なお、図２は、１番目のデータ信号線ＤＬ₁および２番目のデータ信号線ＤＬ₂と、１番目の走査信号線ＧＬ₁および２番目の走査信号線ＧＬ₂で囲まれた画素領域の構成例を示している。

前記画素領域には、たとえば、図２に示すように、TFT素子Ｔｒおよび画素電極ＰＸ、ならびに共通電極ＣＴが配置される。このとき、TFT素子Ｔｒは、ゲート電極が走査信号線ＧＬ₁と接続され、ドレイン電極がデータ信号線ＤＬ₁と接続され、ソース電極が画素電極ＰＸと接続されている。また、液晶表示パネル１は、共通電極Ｖcomを供給する共通信号線ＣＬを有する。そして、画素電極ＰＸは、共通信号線ＣＬと接続された共通電極ＣＴとの間で容量素子を形成している。

液晶表示パネル１で映像（画像）を表示するときには、たとえば、各データ信号線ＤＬに表示データ信号ＤＡＴＡ（階調電圧信号）を出力しておく。そして、各画素領域で表示する表示データが出力されるタイミングと同期して、走査信号線ＧＬに走査信号を出力する。このとき、走査信号を出力した走査信号線ＧＬと接続されたTFT素子は、ゲート電極がON状態になり、データ信号線ＤＬに出力された表示データ信号ＤＡＴＡが書き込まれる。そして、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴの電位差により生じる電界の変化で液晶層ＬＣの液晶分子の配向を制御する。図２に示した画素領域では、１番目の走査信号線ＧＬ₁に走査信号が出力されたときに、１番目のデータ信号線ＤＬ₁に出力されている表示データ信号ＤＡＴＡがTFT素子Ｔｒに書き込まれる。

図３および図４は、本発明に関わる液晶表示装置の動作原理を説明するための模式図であり、図３は走査信号の出力タイミングを示す模式図、図４はフレーム期間毎の画像表示タイミングを示す図である。

本発明の液晶表示装置で映像を表示するときには、たとえば、図３に示すように、データドライバ２から各データ信号線ＤＬに表示データ信号ＤＡＴＡを出力する。このとき、各走査信号線ＧＬに、データドライバ２に近いほうから順に1,2,3,…,Nと番号を付けると、表示データ信号ＤＡＴＡは、走査信号線ＧＬ₁に接続されたTFT素子Ｔｒを有する画素に表示させる映像表示データから順に、一定の周期で出力する。またこのとき、走査ドライバ３は、前記表示データ信号ＤＡＴＡの出力周期に合わせて、走査信号線ＧＬ₁から順に走査信号を出力する。

またこのとき、データドライバ２は、たとえば、外部装置から入力された映像表示データに、挿入表示データＢＤを挿入した表示データ信号ＤＡＴＡを生成し、各データ信号線ＤＬに出力している。従来の液晶表示装置では、挿入表示データＢＤは、たとえば、黒色または黒色に近い暗い灰色の表示データとしている。そして、走査ドライバ３は、データ信号線ＤＬに挿入表示データＢＤが出力されるタイミングで、前記映像表示データを表示させる走査信号（以下、映像走査信号という）を出力する走査信号線ＧＬとは異なる走査信号線に、挿入表示データＢＤを表示させる走査信号（以下、挿入走査信号という）を出力する。

また、挿入走査信号を出力するときには、たとえば、複数本の走査信号線に同時に出力する。図３に示した例では、連続する４本の走査信号線ＧＬに一括して出力している。

このような方法で映像（画像）を表示する場合、たとえば、図４に示すように、各フレーム期間の冒頭で、１番目の走査信号線ＧＬ₁に映像走査信号を出力し、１番目の走査信号線ＧＬ₁に沿った各画素に映像表示データを書き込み、表示させる。そしてその後、２番目の走査信号線ＧＬ₂からN番目の走査信号線ＧＬ_Nまでに、あらかじめ定められたタイミングで映像走査信号を順次出力し、各走査信号線ＧＬ₂〜ＧＬ_Nに沿った各画素に映像表示データを書き込み、表示させる。そして、N番目の走査信号線ＧＬ_Nに沿った各画素に映像表示データが表示された時点で、液晶表示パネル１の表示領域全面に、１フレーム期間分の映像表示データＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ３が表示される。

またこのとき、１番目の走査信号線ＧＬ₁には、映像走査信号を出力した時刻から、１フレーム期間より短い期間ｔ１だけ経過した後、挿入走査信号を出力し、１番目の走査信号線ＧＬ₁に沿った各画素に挿入表示データＢＤを書き込み、表示させる。そして、次のフレーム期間の映像走査信号を出力する時刻までの期間ｔ２は、挿入表示データＢＤを表示させる。同様に、２番目の走査信号線ＧＬ₂からN番目の走査信号線ＧＬ_Nまでも、映像走査信号が出力された時刻から、フレーム期間より短い期間ｔ１だけ経過した後、挿入走査信号を出力し、各走査信号線ＧＬ₂〜ＧＬ_Nに沿った各画素に挿入表示データＢＤを書き込み、挿入表示データＢＤを期間ｔ２だけ表示させる。

なお、走査信号線ＧＬに挿入走査信号を出力するときには、たとえば、図３に示したように、複数本の走査信号線に一括して出力する。そのため、実際の挿入表示データＢＤを表示させる期間は走査信号線ＧＬ毎に異なるが、その期間の差は非常に短いので、１番目の走査信号線ＧＬ₁に沿った画素が挿入表示データＢＤを表示する期間ｔ２と等しいとみなす。

このように、各フレーム期間内に期間ｔ２だけ挿入表示データＢＤを表示させることで、動画ぼやけを低減できる。

しかしながら、従来の液晶表示装置では、このような方法で映像を表示するときに、各フレーム期間における期間ｔ１は常に一定であった。また、挿入表示データＢＤは、たとえば、前記特許文献１（特開２００４−２１２７４７号公報）に記載されたように、黒色もしくは黒色に近い暗い灰色であった。またさらに、挿入表示データＢＤは、各フレーム期間に表示される映像表示データの明るさによらず、常に一定の階調であった。そのため、たとえば、図１４および図１５に沿って説明したように、輝度特性および色度特性の両方を最適にすることが困難であった。

そこで、本発明の液晶表示装置では、挿入表示データＢＤを有彩色とし、かつ、各フレーム期間に表示される映像表示データの明るさに応じて挿入表示データＢＤの階調または表示期間ｔ２を変えることで動画ぼやけを低減し、かつ、輝度特性および色度特性の両方を最適な設定にする。

図５乃至図７は、本発明による実施例１の液晶表示装置の表示方法を説明するための模式図であり、図５は本実施例１の原理を説明するためのフレーム期間毎の画像表示タイミングを示す図、図６は挿入表示データの階調の設定方法の一例を示す図、図７は実際に映像を表示したときのフレーム期間毎の画像表示タイミングの一例を示す図である。

本実施例１の表示方法は、挿入表示データＢＤを青色とし、フレーム期間毎に挿入表示データＢＤの階調を設定することで、動画ぼやけを低減し、かつ、輝度特性および色度特性の両方を最適化する表示方法である。

このとき、挿入表示データＢＤの階調は、たとえば、図５に示すように、各フレーム期間に表示する映像表示データＶＤの明るさ、具体的には映像表示データＶＤの平均階調に応じて変化させる。なお、図５は、フレーム期間毎の画像表示タイミングが３つ、縦方向に並べて示しており、上段は映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₁の場合、中段は映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₂の場合、下段は映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₃の場合の画像表示タイミングを示している。

本実施例１の表示方法では、たとえば、映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₁の場合は、挿入表示データＢＤの階調をＢＧ₁とする。また、映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₂の場合は、挿入表示データＢＤの階調をＢＧ₂とする。また、映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₃の場合は、挿入表示データＢＤの階調をＢＧ₃とする。

またこのとき、映像表示データＶＤの平均階調が高い場合は挿入表示データＢＤの階調を高くし、平均階調が低い場合は挿入表示データＢＤの階調を低くする。つまり、図５に示した例で、映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₁＞ＶＧ₂＞ＶＧ₃であれば、挿入表示データＢＤの階調はＢＧ₁＞ＢＧ₂＞ＢＧ₃とする。

また、図５では、映像表示データＶＤの平均階調が３通りの場合を示しているが、実際には、表示可能な階調の分だけ平均階調が存在する。そのため、映像表示データＶＤの平均階調と挿入表示データＢＤの階調は、たとえば、図６に示すような関係で定義する。図６は、横軸を１フレーム期間に表示される映像表示データＶＤの平均階調、縦軸を挿入表示データＢＤの階調としたグラフ図である。

液晶表示装置の各画素が、Z+1階調の表示が可能であるとすれば、映像表示データＶＤの平均階調は、ＶＧ_z（z=0,1,2,…,Z）のいずれかの階調となる。そこで、たとえば、図６に示すように、映像表示データＶＤの平均階調が最低階調（ＶＧ₀）のときは挿入表示データＢＤの階調をＢＧ₀、映像表示データの平均階調が最大階調（ＶＧ_Z）のときは挿入表示データＢＤの階調をＢＧ_kとする。そして、挿入表示データＢＤの階調をＢＧ₀からＢＧ_kの範囲内で直線的に変化させることで、映像表示データＶＤの平均階調ＶＧが高い場合は挿入表示データＢＧの階調ＢＧを高くし、平均階調ＶＧが低い場合は挿入表示データＢＤの階調ＢＧを低くする。

また、映像表示データの平均階調が最大階調ＶＧ_Zのときの挿入表示データの階調ＢＧ_kは、たとえば、挿入表示データＢＤの最大階調ＢＧ_Zと同程度から半分程度にする。

また、図６では、挿入表示データの階調がＢＧ₀からＢＧ_kまで直線的に変化しているが、階調は離散的な値をとる。また、映像表示データの平均階調が最大階調（ＶＧ_Z）のときの挿入表示データＢＤの階調ＢＧ_kは、ＢＧ_k＝ＢＧ_Z ではない。そのため、映像表示データの平均階調と挿入表示データの階調は１対１でなく、ｈ：１の関係になる。すなわち、映像表示データの平均階調をｈ階調毎のブロックに分割し、各ブロックに対してある１つの挿入表示データの階調ＢＧ_z（z=0,1,2,…,k<Z）を定義する。

また、上記のような定義に限らず、任意の関数に基づいて挿入表示データの階調ＢＧ_z（z=0,1,2,…,k<Z）を定義してもよい。

なお、図５に示した例では、平均階調ＶＧ₁の映像表示データＶＤを連続して表示している場合、平均階調ＶＧ₂の映像表示データＶＤを連続して表示している場合、平均階調ＶＧ₃の映像表示データＶＤを連続して表示している場合を示している。しかしながら、実際に映像を表示するときには、たとえば、図７に示すように、時間の経過とともに、映像表示データＶＤの平均階調ＶＧ_xは変化していく。そのため、実際に映像を表示するときには、たとえば、フレーム期間毎に、そのフレーム期間での映像表示データの平均階調ＶＤ_zに基づいて挿入表示データの階調ＢＧ_z（x=0,1,2,…,k<Z）を変化させる。このようにすることで、従来の黒色の表示データを挿入する場合と同様に、動画ぼやけを低減できる。

なお、本実施例１では、１番目の走査信号線ＧＬ₁に映像走査信号を出力する時刻から挿入走査信号を出力する時刻までの期間ｔ１、言い換えると各フレーム期間の挿入表示データを表示させる期間ｔ２は、すべてのフレーム期間で一定であるとする。

図８および図９は、本実施例１の効果を説明するための模式図であり、図８はｘｙ色度図におけるリタデーションΔｎｄの分布の一例を示すグラフ図、図９は１フレーム期間の映像表示データの平均階調と相対輝度の関係を示すグラフ図である。

本実施例１の表示方法を、たとえば、IPS型の液晶表示装置に適用した場合、液晶表示装置の液晶層ＬＣのリタデーションΔｎｄを変えたときの色度のｘ値およびｙ値の分布は、たとえば、図８に太線（ＢＤ（青））で示したようになる。液晶表示装置において、最適とされる色度領域、すなわち色度のｘ値およびｙ値の好ましい範囲は、図８に破線で示した目標領域ＴＡである。また、図８には、参考のために、従来の黒色の挿入表示データを表示させる表示装置において、リタデーションΔｎｄを変えたときの色度のｘ値およびｙ値の分布を細線（ＢＤ（黒））で示している。

前記IPS型の液晶表示装置において、透過度が最大、すなわち輝度が最大となるのは、図１４に示したように、リタデーションΔｎｄが0.32から0.34程度のときである。そのため、従来の黒色の挿入表示データを表示させる表示装置では、透過率を最大にし、かつ、色度のｘ値およびｙ値を目標領域ＴＡ内にすることが困難であった。

一方、本実施例１の表示方法を適用した場合、図８に示したように、リタデーションΔｎｄが0.32のときの色度のｘ値およびｙ値が目標領域ＴＡ内にある。そのため、本実施例１の表示方法を適用した液晶表示装置は、輝度特性および色度特性を最適化することが可能である。

特に、輝度特性に関しては、たとえば、図９に示すように、従来の黒色の挿入表示データを挿入していた場合（細線）に比べ、青色の挿入表示データを挿入した場合のほうが相対輝度が大きくなっており、白色表示をしたときの時の輝度が約30%向上する。またこのとき、１フレーム期間に表示する映像表示データの平均階調が高いときほど、相対輝度の差が大きくなっており、コントラストの向上をはかることができる。

なお、本実施例１では、挿入表示データを青色の表示データとしたが、透過度が最大となるリタデーションΔｎｄのときの色度のｘ値およびｙ値が、図８に示した目標領域ＴＡ内に入れば、他の有彩色であってもよい。

図１０は、本実施例１の表示方法を具現化する液晶表示装置の構成例を示す回路ブロック図である。

本実施例１の液晶表示装置は、図１０に示すように、液晶表示パネル１と、データドライバ２と、走査ドライバ３と、表示制御回路４とを有する。

このとき、表示制御回路４は、内部基準信号生成回路４０１と、メモリ制御回路４０２と、内部メモリ４０３ａおよび外部メモリ４０３ｂと、平均階調算出回路４０４と、スキャン変換回路４０５と、ドライバ制御回路４０６とを有する。

内部基準信号生成回路４０１は、外部装置から映像信号や制御信号などのモジュール信号Ｓ１を受け取り、内部基準信号Ｓ２を生成し、メモリ制御回路４０２に送る。

メモリ制御回路４０２は、内部基準信号Ｓ２から映像信号を抽出し、フレーム期間毎の映像信号Ｓ３に分割して内部メモリ４０３ａまたは外部メモリ４０３ｂに蓄える。また、メモリ制御回路４０２は、１フレーム期間の映像信号の階調データＳ４を平均階調算出回路４０４に送る。また、メモリ制御回路４０２は、１フレーム期間分の映像信号やクロックなどの信号Ｓ５を、スキャン変換回路４０５に送る。

平均階調算出回路４０４は、メモリ制御回路４０２から受け取った映像信号の階調データＳ４に基づいて平均階調を算出した後、算出結果に基づいて挿入表示データの階調を決定し、その階調データＳ６をスキャン変換回路４０５に送る。

スキャン変換回路４０５は、メモリ制御回路４０２から受け取った信号Ｓ５に基づいて１フレーム期間分の映像信号を所望の形式の映像表示データに変換するとともに、平均階調算出回路４０６から受け取った階調データＳ６に基づいて挿入表示データＢＤを生成し、映像表示データに挿入する。そして、挿入表示データが挿入された映像表示データおよびクロックなどの信号Ｓ７をドライバ制御回路４０６に送る。

ドライバ制御回路４０６は、スキャン変換回路４０５から受け取った信号Ｓ７に基づいて、まず、データドライバ２に、挿入表示データが挿入された映像表示データＳ８およびデータ信号線ＤＬへの出力タイミングを制御する水平クロック信号Ｓ９などを送る。また、走査ドライバ３には、走査クロック信号や走査開始信号などの信号Ｓ１０を送る。

表示制御回路４を、このような構成にすることで、たとえば、図５や図７に示したような表示が可能となる。

また、図１０に示したような構成の表示制御回路４の場合、平均階調算出回路４０４は、平均階調の算出のみを行い、スキャン変換回路４０５で挿入表示データの階調を決定してもよい。

図１１乃至図１３は、本発明による実施例２の液晶表示装置の表示方法を説明するための模式図であり、図１１は本実施例２の原理を説明するためのフレーム期間毎の画像表示タイミングを示す図、図１２は挿入表示データの表示期間の設定方法の一例を示す図、図１３は実際に映像を表示したときのフレーム期間毎の画像表示タイミングの一例を示す図である。

本実施例２の表示方法は、挿入表示データＢＤを青色とし、フレーム期間毎に挿入表示データＢＤの表示期間ｔ２を設定することで、動画ぼやけを低減し、かつ、輝度特性および色度特性の両方を最適な設定にする表示方法である。

このとき、挿入表示データＢＤの表示期間ｔ２は、たとえば、図１１に示すように、各フレーム期間に表示する映像表示データの明るさ、具体的には映像表示データの平均階調ＶＧに応じて変化させる。なお、図１１は、フレーム期間毎の画像表示タイミングが３つ、縦方向に並べて示しており、上段は映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₁の場合、中段は映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₂の場合、下段は映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₃の場合の画像表示タイミングを示している。

本実施例２の表示方法では、たとえば、映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₁の場合は、挿入表示データＢＤの表示期間をｔ２１とする。また、映像表示データの平均階調がＶＧ₂の場合は、挿入表示データＢＤの表示期間をｔ２２とする。また、映像表示データの平均階調がＶＧ₃の場合は、挿入表示データＢＤの表示期間をｔ２３とする。

またこのとき、映像表示データＶＤの平均階調が高い場合は挿入表示データＢＤの表示期間を長くし、平均階調が低い場合は挿入表示データＢＤの表示期間を短くする。つまり、図１１に示した例では、映像表示データＶＤの平均階調がＶＧ₁＞ＶＧ₂＞ＶＧ₃であり、挿入表示データＢＤの表示期間はｔ２１＞ｔ２２＞ｔ２３であるとする。

またこのとき、各フレーム期間の長さは一定である。そのため、挿入表示データＢＤの表示期間が長いフレーム期間は、前記映像走査信号を出力した時刻から前記挿入走査信号を出力する時刻までの期間ｔ１が短くなることを意味する。逆に、挿入表示データの表示期間が短いフレーム期間は、映像走査信号を出力した時刻から挿入走査信号を出力する時刻までの期間ｔ１が長くなる。

また、本実施例２の表示方法は、映像走査信号を出力する走査信号線と、挿入走査信号を出力する走査信号線の関係でいうと、たとえば、平均階調ＶＧ₁の映像表示データＶＤを表示するときには、各フレーム期間において、１番目の走査信号線ＧＬ₁から映像走査信号の出力を開始した後、n1番目の走査信号線ＧＬ_n1に映像走査信号を出力するタイミングで、１番目の走査信号線ＧＬ₁に挿入走査信号を出力する。また、平均階調ＶＧ₂の映像表示データＶＤを表示するときには、各フレーム期間において、１番目の走査信号線ＧＬ₁から映像走査信号の出力を開始した後、n2番目の走査信号線ＧＬ_n2に映像走査信号を出力するタイミングで、１番目の走査信号線ＧＬ₁に挿入走査信号を出力する。また、平均階調ＶＧ₃の映像表示データＶＤを表示するときには、各フレーム期間において、１番目の走査信号線ＧＬ₁から映像走査信号の出力を開始した後、n3番目の走査信号線ＧＬ_n3に映像走査信号を出力するタイミングで、１番目の走査信号線ＧＬ₁に挿入走査信号を出力する。

このとき、映像表示データＶＤの平均階調はＶＧ₁＞ＶＧ₂＞ＶＧ₃であり、１番目の走査信号線ＧＬ₁に挿入走査信号を出力する時点で、映像走査信号が出力されている走査信号線の番号はｎ３＞ｎ２＞ｎ１である。すなわち、本実施例２の表示方法では、映像表示データＶＤの平均階調に応じて、１番目の走査信号線ＧＬ₁に挿入走査信号を出力する時点での、１番目の走査信号線ＧＬ₁と映像走査信号を出力している走査信号線の間隔が変化する。またこのとき、映像表示データＶＤの平均階調が高い場合は走査信号線の前記間隔が狭く、平均階調が低い場合は走査信号線の前記間隔が広くなる。

また、図１１では、映像表示データＶＤの平均階調が３通りの場合を示しているが、実際には、表示可能な階調分だけ平均階調が存在する。そのため、映像表示データの平均階調と挿入表示データＢＤの表示期間ｔ２は、たとえば、図１２に示すように、映像表示データの平均階調と走査信号線の間隔で定義する。図１２は、横軸を１フレーム期間に表示される映像表示データの平均階調、縦軸を走査信号線の間隔としたグラフ図である。また、図１２における走査信号線の間隔は、各フレーム期間において１番目の走査信号線ＧＬ₁に挿入走査信号を出力する時点での、１番目の走査信号線ＧＬ₁と映像走査信号を出力している走査信号線の間隔である。

液晶表示装置の各画素が、Z+1階調の表示が表示可能であるとすれば、映像表示データＶＤの平均階調は、ＶＧ_z（z=0,1,2,…,Z）のいずれかの階調となる。そこで、たとえば、図１２に示すように、映像表示データＶＤの平均階調が最低階調（ＶＧ₀）のときは走査信号線の間隔をｎ_max、映像表示データの平均階調が最大階調（ＶＧ_Z）のときは走査信号線の間隔をｎ_minとする。そして、走査信号線の間隔をｎ_maxからｎ_minの範囲内で直線的に変化させることで、映像表示データＶＤの平均階調ＶＧが高い場合は挿入表示データＢＧの表示期間ｔ２を長くし、平均階調ＶＧが低い場合は挿入表示データＢＤの表示期間ｔ２を短くする。

またこのとき、映像表示データの平均階調が最大階調（ＶＧ_Z）のときの走査信号線の間隔ｎ_minは、たとえば、走査信号線の総数をＮとしたときにｎ_min＞Ｎ／２となるようにする。

また、図１２では、走査信号線の間隔がｎ_maxからｎ_minまで直線的に変化しているが、これに限らず、たとえば、ステップ関数で階段状に変化させてもよい。すなわち、映像表示データの平均階調を複数個のブロックに分割し、各ブロックに対してある１つの間隔を定義してもよい。

また、上記のような定義に限らず、任意の関数に基づいて挿入表示データの階調を定義してもよい。

なお、図１２に示した例では、平均階調がＶＧ₁の映像表示データＶＤを連続して表示している場合、平均階調がＶＧ₂の映像表示データＶＤを連続して表示している場合、平均階調がＶＧ₃の映像表示データＶＤを連続して表示している場合を示している。しかしながら、実際に映像を表示するときには、たとえば、図１３に示すように、時間の経過とともに、映像表示データＶＤの平均階調ＶＧ_zは変化していく。そのため、実際に映像を表示するときには、たとえば、フレーム期間毎に、そのフレーム期間での映像表示データＶＤの平均階調に基づいて挿入表示データの表示期間、すなわち走査信号線の間隔を変化させる。このようにすることで、従来の黒色の表示データを挿入する場合と同様に、動画ぼやけを低減できる。

また、詳細な説明は省略するが、本実施例２の表示方法をIPS型の液晶表示装置に適用した場合も、液晶表示装置の液晶層ＬＣのリタデーションΔｎｄを変えたときの色度のｘ値およびｙ値の分布は、たとえば、図８に太線（ＢＤ（青））で示したようになる。そのため、本実施例２の表示方法を適用した液晶表示装置でも、輝度特性および色度特性を最適化することが可能である。

また、本実施例２でも、挿入表示データを青色の表示データとしたが、透過度が最大となるリタデーションΔｎｄのときの色度のｘ値およびｙ値が、図８に示した目標領域ＴＡ内に入れば、他の有彩色であってもよい。

また、本実施例２の表示方法を具現化する液晶表示装置の構成は、たとえば、図１０のような構成にすればよい。ただし、本実施例２の表示方法では、フレーム期間毎に、１番目の走査信号線ＧＬ₁に挿入走査信号を出力するタイミングを設定する。そのため、前記平均階調算出回路４０４は、平均階調を算出した後、たとえば、図１２に示したような定義にしたがって走査信号線の間隔を決定する。そして、前記実施例１における階調データＳ６の代わりに走査信号線の間隔を示すデータをスキャン変換回路４０５に送る。

また、前記ドライバ制御回路４０６のうち、走査ドライバ３に、走査クロック信号や走査開始信号などの信号Ｓ１０を送る回路は、上記各信号に加え、挿入走査信号を出力するタイミングを制御する信号を出力する。

表示制御回路４を、このような構成にすることで、たとえば、図１１や図１３に示したような表示が可能となる。

また、図１０に示したような構成の表示制御回路４の場合、平均階調算出回路４０４は、平均階調の算出のみを行い、スキャン変換回路４０５で走査信号線の間隔を決定してもよい。

以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。

たとえば、前記実施例１では挿入表示データＢＤの階調ＢＧを変える表示方法について説明し、前記実施例２では挿入表示データＢＤの表示期間ｔ２を変える表示方法について説明した。しかしながら、本発明の表示方法は、いずれかの表示方法に限定されるものではなく、たとえば、前記実施例１の表示方法と実施例２の表示方法を組み合わせ、挿入表示データＢＤの階調ＢＧを変えるとともに表示期間ｔ２を変える表示方法であってもよいことはもちろんである。

本発明に関わる液晶表示装置の概略構成を示す模式図であり、全体的な構成例を示す回路ブロック図である。 本発明に関わる液晶表示装置の概略構成を示す模式図であり、１画素の構成例を示す回路図である。 本発明に関わる液晶表示装置の動作原理を説明するための模式図であり、走査信号の出力タイミングを示す模式図である。 本発明に関わる液晶表示装置の動作原理を説明するための模式図であり、フレーム期間毎の画像表示タイミングを示す図である。 本発明による実施例１の液晶表示装置の表示方法を説明するための模式図であり、本実施例１の原理を説明するためのフレーム期間毎の画像表示タイミングを示す図である。 本発明による実施例１の液晶表示装置の表示方法を説明するための模式図であり、挿入表示データの階調の設定方法の一例を示す図である。 本発明による実施例１の液晶表示装置の表示方法を説明するための模式図であり、実際に映像を表示したときのフレーム期間毎の画像表示タイミングの一例を示す図である。 本実施例１の効果を説明するための模式図であり、ｘｙ色度図におけるリタデーションの分布の一例を示すグラフ図である。 本実施例１の効果を説明するための模式図であり、１フレーム期間の映像表示データの平均階調と相対輝度の関係を示すグラフ図である。 本実施例１の表示方法を具現化する液晶表示装置の構成例を示す回路ブロック図である。 本発明による実施例２の液晶表示装置の表示方法を説明するための模式図であり、本実施例２の原理を説明するためのフレーム期間毎の画像表示タイミングを示す図である。 本発明による実施例２の液晶表示装置の表示方法を説明するための模式図であり、挿入表示データの表示期間の設定方法の一例を示す図である。 本発明による実施例２の液晶表示装置の表示方法を説明するための模式図であり、実際に映像を表示したときのフレーム期間毎の画像表示タイミングの一例を示す図である。 液晶表示装置のリタデーションと透過率の関係を示すグラフ図である。 ｘｙ色度図におけるリタデーションの分布の一例を示すグラフ図である。

符号の説明

１…液晶表示パネル
２…データドライバ
３…走査ドライバ
４…表示制御回路
４０１…内部基準信号生成回路
４０２…メモリ制御回路
４０３ａ…内部メモリ
４０３ｂ…外部メモリ
４０４…平均階調算出回路
４０５…スキャン変換回路
４０６…ドライバ制御回路
ＤＬ₁，ＤＬ₂，ＤＬ₃，ＤＬ_M-1，ＤＬ_M…データ信号線
ＧＬ₁，ＧＬ₂，ＧＬ₃，ＧＬ_N-1，ＧＬ_N…走査信号線
ＣＬ…共通信号線
Ｔｒ…TFT素子
ＰＸ…画素電極
ＣＴ…共通電極
ＬＣ…液晶層
ＶＤ…映像表示データ
ＢＤ…挿入表示データ

Claims (7)

1. 複数本のデータ信号線と複数本の走査信号線が格子状に配置され、隣接する２本のデータ信号線と隣接する２本の走査信号線で囲まれた領域を１つの画素領域とする液晶表示パネルと、
   前記データ信号線に表示信号を出力するデータドライバと、
   前記走査信号線に走査信号を出力する走査ドライバと、
   前記データドライバの表示信号の出力を制御する制御信号および表示信号をデータドライバに送るとともに、前記走査ドライバの走査信号の出力を制御する制御信号を走査ドライバに送る表示制御回路とを有する液晶表示装置であって、
   前記表示制御回路は、外部装置から入力された映像表示データを１フレーム期間毎に分割し、各フレーム期間の映像表示データに、前記映像表示データとは異なる挿入表示データを生成し、挿入して前記データドライバに送る第１の回路と、
   前記各走査信号線に前記映像表示データを表示させる走査信号を出力する第１の時刻および前記挿入表示データを表示させる走査信号を出力する第２の時刻を設定する第２の回路とを有し、
   前記第１の回路は、１つの有彩色の挿入表示データを生成し、かつ、フレーム期間毎に前記有彩色の階調を設定することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記有彩色の階調を設定する回路は、各フレーム期間に表示される映像表示データの平均階調に基づいて設定することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記有彩色の階調を設定する回路は、前記平均階調が高いときには前記挿入表示データの階調を高くし、前記平均階調が低いときには前記挿入表示データの階調を低くすることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 複数本のデータ信号線と複数本の走査信号線が格子状に配置され、隣接する２本のデータ信号線と隣接する２本の走査信号線で囲まれた領域を１つの画素領域とする液晶表示パネルと、
   前記データ信号線に表示信号を出力するデータドライバと、
   前記走査信号線に走査信号を出力する走査ドライバと、
   前記データドライバの表示信号の出力を制御する制御信号および表示信号をデータドライバに送るとともに、前記走査ドライバの走査信号の出力を制御する制御信号を走査ドライバに送る表示制御回路とを有する液晶表示装置であって、
   前記表示制御回路は、外部装置から入力された映像表示データを１フレーム期間毎に分割し、各フレーム期間の映像表示データに、前記映像表示データとは異なる挿入表示データを生成し、挿入して前記データドライバに送る第１の回路と、前記各走査信号線が前記映像表示データを表示させる走査信号を出力する第１の時刻および前記挿入表示データを表示させる走査信号を出力する第２の時刻を設定する第２の回路とを有し、
   前記第１の回路は、１つの有彩色の挿入表示データを生成し、
   前記第２の回路は、フレーム期間毎に前記第１の時刻と第２の時刻の間隔を設定することを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記第１の時刻と第２の時刻の間隔を設定する回路は、各フレーム期間に表示される映像表示データの平均階調に基づいて設定することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１の時刻と第２の時刻の間隔を設定する回路は、前記平均階調が高いときには間隔を長くし、前記平均階調が低いときには間隔を短くすることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１の回路は、青色の挿入表示データを生成し、挿入することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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