JP2015092277A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力されたインターレース信号を直接プログレッシブ信号に変換する簡易変換手法を用いた場合であっても、やきつき現象の少ない液晶表示装置を提供する。
【解決手段】マトリクス状に配したＦＦＳモードの液晶表示素子を有する液晶表示装置において、入力される画像のインターレース信号を補完データによって補完してプログレッシブ信号に変換する信号変換部（１７）と、前記プログレッシブ信号に基づいて生成した画素電圧の極性を、１フレーム毎に切り替えると共に、更にｎ（３以上の整数）フレームに１度同一極性が繰り返されるように切り替える極性切替部（ＸＤ）とを備え、前記補完データは前記インターレース信号の前ラインのデータを用いる液晶表示装置である。
【選択図】図１１

Description

本発明は、中小型の車載ＴＶ用などに用いられる液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、テレビジョン、あるいはカーナビゲーションシステム等の表示装置として広く利用されている。

従来はＴＮ型液晶が主流であったが、近年では広視野角液晶が広く使われるようになり、代表的なモードとしてＦＦＳ（Fringe Field Switching）方式が提案されている。これは、横電界で駆動するＩＰＳ（InPlane Switching）方式を改良し、２層構造にしたＩＴＯ電極を用いることで、高い開口率、高い透過率を実現するものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２２１７２６号公報

ところで、液晶が普及する以前は、ＣＲＴディスプレイが標準であり、この駆動方式に合わせて信号形態が決められていた。ＴＶ映像のＮＴＳＣ信号はインターレース信号として出力され、ＮＴＳＣを念頭に作られているＴＶカメラは、車載用バックモニターに使用されるものであってもインターレース形式で信号出力するように設計されている。
ＣＲＴディスプレイはインターレース駆動を標準とするのに対し、液晶ディスプレイはプログレッシブ駆動を使っている。そのため、ＣＲＴ用に生成された信号を用いて液晶ディスプレイで表示する際にはインターレース信号からプログレッシブ信号に変換するＩＰ変換を施さねばならない。

大型液晶テレビのように高額商品であれば、インターレース信号の一画面分をフレームメモリーに蓄積して、プログレッシブ信号として出力することができる。しかし、車載用ＴＶ等の比較的廉価な機種では、フレームメモリーのコストが高くなるため、この方式を導入することが困難である。そこで、入力されたインターレース信号を直接プログレッシブ信号に変換して表示する簡易変換手法が使われている。
しかしながら、この簡易変換手法を用い、上述したＦＦＳモードの液晶ディスプレイを使用すると、従来見られなかった強度なやきつきが発生した。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、入力されたインターレース信号を直接プログレッシブ信号に変換する簡易変換手法を用いた場合であっても、やきつき現象の少ない液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、マトリクス状に配したＦＦＳモードの液晶表示素子を有する液晶表示装置において、入力される画像のインターレース信号を補完データによって補完してプログレッシブ信号に変換する信号変換部と、前記プログレッシブ信号に基づいて生成した画素電圧の極性を、１フレーム毎に切り替えると共に、更にｎ（３以上の整数）フレームに１度同一極性が繰り返されるように切り替える極性切替部とを備え、前記補完データは前記インターレース信号の前ラインのデータを用いる液晶表示装置である。

液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図。 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置で用いられるＦＦＳ型液晶表示素子の画素構造を示す断面図。 本発明の実施の形態に係る液晶表示装置で用いられるＦＦＳ型液晶表示素子の画素構造を示す平面図。 ＦＦＳモードの表示素子の２つの電極間の等価回路を示す模式図。 ＴＮモード、ＶＡモードの表示素子の２つの電極間の等価回路を示す模式図。 液晶ディスプレイの駆動信号の変換方法を示す概念図。 それぞれの表示素子に印加される電圧の推移を示す図。 やきつきの発生状態を示す図。 ３０Ｈｚで極性を切り替える方法を説明する図。 ３０Ｈｚで極性を切り替えた場合の効果を説明する図。 図９に示す極性切り替えのバリエーションの形態を示す図。 チラツキ発生の原因を説明する図。 チラツキ現象を調査した結果を示す図。 第２の実施の形態の駆動方法を説明する図。 １フレーム中のそれぞれの表示画素の極性をＸＹ平面で表し、さらにその極性の時間の推移を示す図。 第２の実施の形態のバリエーションの駆動方法を説明する図。 １フレーム中のそれぞれの表示画素の極性をＸＹ平面で表し、さらにその極性の時間の推移を示す図。 第２の実施の形態のバリエーションの駆動方法を説明する図。 １フレーム中のそれぞれの表示画素の極性をＸＹ平面で表し、さらにその極性の時間の推移を示す図。 評価パターンを示す図。 ２種類のフリッカパターンを示す図。 フリッカパターンの切り替えを簡便に行う方法を説明する図。 第３の実施の形態の液晶ディスプレイの駆動信号の変換方法を示す概念図。 それぞれの表示素子に印加される電圧の推移を示す図。 従来の駆動方法と、エッジ処理を加えた駆動方法でのやきつきの状況を示す図。

〔第１の実施の形態〕
図１は、液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。
液晶表示装置は、液晶表示パネルＤＰ、表示パネルＤＰを照明するバックライトＢＬ、表示パネルＤＰおよびバックライトＢＬを制御する表示制御回路ＣＮＴを備える。

液晶表示パネルＤＰは、一対の電極基板であるアレイ基板１および対向基板２間に液晶層３を挟持した構造である。

表示制御回路ＣＮＴは、アレイ基板１および対向基板２から液晶層３に印加される液晶駆動電圧により液晶表示パネルＤＰの透過率を制御する。スプレー配向からベンド配向への転移は、電源投入時に表示制御回路ＣＮＴにより行われる所定の初期化処理で比較的大きな電界を液晶に印加することにより得られる。
アレイ基板１では、複数の画素電極ＰＥが略マトリクス状に配置される。また、複数のゲート線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）が複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置され、複数のソース線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）が複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置される。

これらゲート線Ｙおよびソース線Ｘの交差位置近傍には、複数の画素スイッチング素子Ｗが配置される。各画素スイッチング素子Ｗは例えばゲートがゲート線Ｙに接続され、ソース−ドレインパスがソース線Ｘおよび画素電極ＰＥ間に接続される薄膜トランジスタからなり、対応ゲート線Ｙを介して駆動されたときに対応ソース線Ｘおよび対応画素電極ＰＥ間で導通する。

各画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥのそれぞれは、例えばＩＴＯ等の透明電極材料からなり、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥからの電界に対応した液晶分子配列に制御される液晶層３の一部である画素領域と共に液晶画素ＰＸを構成する。

表示制御回路ＣＮＴは、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤ、バックライト駆動部ＬＤ、駆動用電圧発生回路４、およびコントローラ回路５を備える。
ゲートドライバＹＤは、複数のスイッチング素子Ｗを行単位に導通させるように複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを順次駆動する。ソースドライバＸＤは、各行のスイッチング素子Ｗが対応ゲート線Ｙの駆動によって導通する期間において画素電圧Ｖsを複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ出力する。バックライト駆動部ＬＤは、バックライトＢＬを駆動する。駆動用電圧発生回路４は、表示パネルＤＰの駆動用電圧を発生する。コントローラ回路５は、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤおよびバックライト駆動部ＬＤを制御する。

駆動用電圧発生回路４は、ソースドライバＸＤによって用いられる所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生する階調基準電圧発生回路７、および対向電極ＣＴに印加されるコモン電圧Ｖcomを発生するコモン電圧発生回路８を含む。

コントローラ回路５は、制御回路１０、垂直タイミング制御回路１１、水平タイミング制御回路１２、フレーム回路１７、およびバックライト制御回路１４を含む。

制御回路１０は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣ’に基づいて新たな同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）を生成するとともに、表示制御回路ＣＮＴ各部の動作を制御する信号を生成する。
垂直タイミング制御回路１１は、制御回路１０から入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてゲートドライバＹＤなどに対する制御信号ＣＴＹを発生する。水平タイミング制御回路１２は、制御回路１０から入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてソースドライバＸＤに対する制御信号ＣＴＸを発生する。

画像データ変換回路１７は、外部信号源ＳＳからインターレース方式で入力される画像データＤＩを簡易的に補完して（詳細後述）プログレッシブ信号を生成し、所定タイミングでソースドライバＸＤに出力する。バックライト制御回路１４は、垂直タイミング制御回路１１から出力される制御信号ＣＴＹに基づいてバックライト駆動部ＬＤを制御する。

画像データＤＩは、１フレーム期間（垂直走査期間Ｖ）毎に更新される。制御信号ＣＴＹはゲートドライバＹＤに供給され、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１７から得られる画素データＤＯと共にソースドライバＸＤに供給される。制御信号ＣＴＹは上述のように順次複数のゲート線Ｙを駆動する動作をゲートドライバＹＤに行わせるために用いられ、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１７の液晶画素ＰＸ単位に得られ直列に出力される画素データＤＯを複数のソース線Ｘにそれぞれ割り当てると共に出力極性を指定する動作をソースドライバＸＤに行わせるために用いられる。

ゲートドライバＹＤはゲート線Ｙを選択するために例えばシフトレジスタ回路を用いて構成される。
ソースドライバＸＤは階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照してこれら画素データＤＯをそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。

画素電圧Ｖsは共通電極ＣＥのコモン電圧Ｖcomを基準として画素電極ＰＥに印加される電圧であり、例えばドット反転駆動、ライン反転駆動およびフレーム反転駆動を行うようコモン電圧Ｖcomに対して極性反転される。この極性反転は、制御回路１０の指示に基づいてソースドライバＸＤが実行する。

図２は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置で用いられるＦＦＳ型液晶表示素子の画素構造を示す断面図である。
ＦＦＳ型液晶表示装置は、透明なアレイ基板１上に第１のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）電極２４を形成し、その上面に絶縁膜２５を介してスリットの入った第２のＩＴＯ電極２６を形成している。そしてこのように構成したアレイ基板１と対向基板２との間に液晶層３が狭持されている。

図３は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置で用いられるＦＦＳ型液晶表示素子の画素構造を示す平面図である。
第２のＩＴＯ電極２６は、並行して設けられた複数のスリットによって、電極が交互に配置された構造である。一方、第１のＩＴＯ電極２４は平板状の構造である。

第１と第２のＩＴＯ電極間に電圧を印加すると、スリットの電極間隔に対応した電界が発生し、液晶層３の液晶分子が回転する。これによって液晶の透過率を変化させることができる。

また、この画素構造では電極エッジに電界が集中することから、フリンジ電界を使って透過率を制御するとして、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）と呼ばれる。
なお、図２では、第１のＩＴＯ電極２４を共通電極ＣＥ、第２のＩＴＯ電極２６を画素電極ＰＥとしたがこれに限るものではない。第１のＩＴＯ電極２４を画素電極ＰＥ、第２のＩＴＯ電極２６を共通電極ＣＥとしても良い。

次に、ＦＦＳモードの液晶ディスプレイにおいて発生するやきつきの原因について説明する。

図４は、ＦＦＳモードの表示素子の２つの電極間の等価回路を示す模式図である。上述のようにこれら第１及び第２のＩＴＯ電極間には、駆動すべき液晶層３だけでなく、窒化膜（ＳｉＮ膜）やＨＲＣ平坦化膜のような絶縁膜２５が直列に配されている。
そのため、印加電圧にＤＣ成分が含まれていると、そのＤＣ成分によって絶縁膜２５が分極する。その後、ＤＣ成分が印加されなくなった場合であっても、この絶縁膜２５の分極は瞬時には消失しない。この絶縁膜２５による分極の存在によって、以前の表示パターンが残留するやきつき現象が発生すると考えられる。しかも強いフリンジ電界を用いるため局所的に電界集中が起き、やき付きがより発生し易くなる。

図５は、従来のＴＮモード、ＶＡモードの表示素子の２つの電極間の等価回路を示す模式図である。二つの電極（ＰＥ，ＣＥ）間は、ほとんどが液晶層３で構成される。この結果、分極の存在によるやきつき現象は発生せず、従って、印加される電圧に多少のＤＣ成分が含まれていても問題とはならない。

以上の検討から、ＦＦＳモードの表示素子に印加される電圧のＤＣ成分を低減することでやきつき現象を緩和できることがわかる。本実施の形態では、印加されるＤＣ成分を低減することができる駆動方法を提案する。

続いて、液晶ディスプレイにおける信号駆動方法を説明する。
ＴＶ信号は、かつてのＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）を考慮した信号形態すなわちインターレース信号を採用している。そして、その信号形態は液晶ディスプレイについてもそのまま適用されている。従って、液晶ディスプレイにおいて、インターレース信号を変換して使用する必要がある。

図６は、液晶ディスプレイの駆動信号の変換方法を示す概念図である。
図６（ａ）は、表示したい映像を模式的に示す図である。この図では、縦方向に４８０の画素、横方向に１の画素を表している。そして映像としては、１行目を白、２〜４行目を黒、５〜６行目を白と表示するパターンを想定する。

図６（ｂ）は、インターレース駆動によって書き込まれる信号を示す図である。この図の横方向の各列には、１の画素が時間推移に従って書き込まれる映像を表している。
インターレース駆動では、全画面を構成する４８０本の走査線のうち、半数を奇数ラインと偶数ラインに分けて、２４０本ずつ送付する。そのため、データが欠落した状態で液晶ディスプレイに入力されることになる。
図６（ｂ）の列１には、奇数ライン（１、３、５・・・本目）の映像信号が伝送され、列２には偶数ライン（２、４、６・・・本目）の映像信号が伝送されることが示されている。また、列３、列４にはそれぞれ列１、列２と同様に映像信号が分割して伝送されることが示されている。

ここで液晶ディスプレイの走査線は４８０本であるため、この２４０本の信号から４８０本の信号に変換しなければならない。この変換はＩＰ変換、インターレース／プログレッシブ変換と呼ばれている。
大型の液晶ディスプレイでは、送信されるインターレース信号を一旦メモリーに保存して一画面分のデータとして構成し、その後、順次送り出すようにすることが可能である。しかし、例えば、車載用の液晶ディスプレイ等では、そのような構成を実現するためのコストが高くなる。このためコストを重視するデバイスでは、上述の方式は、容易に導入できない。

このような問題を解決するために簡易型のＩＰ変換機能が採用されている。この方式では、１ライン分のメモリーを備え、前ラインと同じデータで欠落データを補完する。
図６（ｃ）は、簡易型のＩＰ変換機能によって、映像を補完した結果を表している。列１の２本目には１本目の映像が挿入され、４本目には３本目の映像が挿入されている。また、列２の３本目には２本目の映像が挿入され、５本目には４本目の映像が挿入されている。このようにして、大きく解像度を低下させることなく信号の補完が行われる。

ところで、液晶ディスプレイでは、ＤＣ電圧が継続して印加されると表示不良の発生につながるため、フレームごとに印加する電圧の極性を切り替えるＡＣ化駆動が行われている。しかし、簡易型のＩＰ変換を行った場合、大きなＤＣ電圧が表示素子に印加されるケースの存在することが明らかになった。

図７は、それぞれの表示素子に印加される電圧の推移を示す図である。この電圧の推移は、図６（ｃ）に示す映像信号に基づいて作成された図である。
１本目では、白電圧（５Ｖ）→白電圧（−５Ｖ）→白電圧（５Ｖ）→白電圧（−５Ｖ）と信号が推移する。この信号では、正極性、負極性とも振幅が大きいが、平均すると０ＶとＤＣ成分は印加されていない。
２本目では、白電圧（５Ｖ）→黒電圧（０Ｖ）→白電圧（５Ｖ）→白電圧（０Ｖ）と信号が推移する。この信号では、正極性は振幅が大きく、負極性は振幅が小さい状況が発生し、平均すると約２．５ＶのＤＣ成分が印加されることに相当する。
３本目では、黒電圧（０）→黒電圧（−０Ｖ）→黒電圧（０Ｖ）→黒電圧（−０Ｖ）と信号が推移する。この信号では、正極性、負極性とも振幅が小さく、平均すると０ＶとＤＣ成分は印加されていない。

従って、表示素子にフレーム毎に点滅（映像の輝度変化）が発生するケースでは、例えば５Ｖ振幅で駆動していた場合、最大２．５ＶものＤＣが印加される場合がある。
上述のように、ＦＦＳ型液晶ディスプレイはＤＣ電圧が印加された場合にやきつき易いため、このような簡易型ＩＰ変換で大きなＤＣ電圧が印加されると、１分程度の表示でも強度のやきつきが発生する。

図８は、やきつきの発生状態を示す図である。画面の上下方向で映像の輝度が変化する部分で強度のやきつきが発生し、横線のパターンとして残留表示されている。

本実施の形態１では、やきつき対策として、２フレームをひとまとめにして、同一極性とする方式を採用する。例えば、６０Ｈｚのインターレース信号で入力されるのであれば、３０Ｈｚで極性を切り替える。

図９は、３０Ｈｚで極性を切り替える方法を説明する図である。この図では、縦方向に４８０の画素、横方向に１の画素を表している。そして横方向には、その１の画素がフレーム毎に切り替えられる極性の時間推移を表している。

フレーム１の極性を縦方向に見ると、走査線の１本目では極性は「＋」、２本目では極性は「−」、３本目では極性は「＋」、・・・と走査毎に極性が反転している。次に、フレーム２では極性はフレーム１と同じであり変化していない。
フレーム３では極性はフレーム２と逆に変化している。フレーム４では極性はフレーム３と同じであり変化していない。

図１０は、３０Ｈｚで極性を切り替えた場合の効果を説明する図である。
図１０（ａ）は、図６で示す簡易型のＩＰ変換機能によって、映像を補完した結果を表した図である。図１０（ｂ）は、図７で示す６０Ｈｚで極性を切り替える方法でそれぞれの表示素子に印加される電圧の推移を示す図である。図１０（ｃ）は、３０Ｈｚで極性を切り替える方法でそれぞれの表示素子に印加される電圧の推移を示す図である。

図１０（ｃ）の駆動方法によれば、１本目では、白電圧（５Ｖ）→白電圧（５Ｖ）→白電圧（−５Ｖ）→白電圧（−５Ｖ）と信号が推移する。この信号では、正極性、負極性とも振幅が大きいが、平均すると０ＶとＤＣ成分は印加されていない。
２本目では、白電圧（５Ｖ）→黒電圧（０Ｖ）→白電圧（−５Ｖ）→白電圧（０Ｖ）と信号が推移する。この信号では、正極性、負極性とも振幅が大きいが、平均すると０ＶとＤＣ成分は印加されていない。従って、図１０（ｂ）の６０Ｈｚ駆動で、平均すると約２．５ＶのＤＣ成分が印加される現象を解消することができる。
３本目では、黒電圧（０）→黒電圧（０Ｖ）→黒電圧（−０Ｖ）→黒電圧（−０Ｖ）と信号が推移する。この信号では、正極性、負極性とも振幅が小さく、平均すると０ＶとＤＣ成分は印加されていない。

次に、上述の極性切り替えのバリエーションの形態を説明する。
上述の極性切り替えは３０Ｈｚ毎に、即ち２画面毎に実行した。しかし、極性切り替えを、２画面おきに実行する必要はない。やきつきは瞬時に起こる現象でないため、数秒以下の時間で極性の切り替え（交流化）を施せばよい。例えば、数フレーム〜数十フレームに一度、同一極性を継続するような切り替え方法で、電圧の印加する方向を切り替えることも有効である。

図１１は、図９に示す極性切り替えのバリエーションの形態を示す図である。
図１１では、４フレームに一度、同一極性を継続する。フレーム１からフレーム３までは、フレーム毎に駆動信号の極性を切り替える。フレーム４は、フレーム３と同じ極性で駆動する。フレーム５からフレーム７までは、フレーム毎に駆動信号の極性を切り替える。フレーム８は、フレーム７と同じ極性で駆動する。

[第２の実施の形態]
第２の実施の形態は、第１の実施の形態で述べたやきつき課題の解決とともに、チラツキ課題の解決を図る駆動方法に関する。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。

図１２は、チラツキ発生の原因を説明する図である。図１２（ａ）は、６０Ｈｚで極性を切り替えたときの透過光量の推移を示し、図１２（ｂ）は、３０Ｈｚで極性を切り替えたときの透過光量の推移を示している。
図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、異なる極性に切り替えた直後は輝度が低下し、その後本来の輝度に増加する。しかし、図１２（ｂ）に示すように、同じ極性に切り替えたときは輝度の低下はみられない。

一般に輝度の変化の周波数が約５０Ｈｚより下の場合ではチラツキが認識される。従って、第１の実施の形態で示した同一極性に切り替える周期が１／５０秒よりも大きい場合はチラツキが認識される可能性がある。

なお、極性切り替え時の輝度低下は、ＴＮモードやＶＡモードでは顕著ではなく、ＦＦＳモード特有の現象であった。これはＦＦＳ型液晶表示素子では、絶縁膜を有しているため、極性切り替え時にこの絶縁膜が印加した電圧を吸収し、その結果、輝度が低下しているからであると推定する。

図１３は、チラツキ現象を調査した結果を示す図である。
図１３（ａ）は、駆動信号の極性変換を６０Ｈｚで実施したときの、透過光量などの推移を示す図である。このとき、チラツキは認識されなかった。

図１３（ｂ）は、駆動信号の極性変換を３０Ｈｚで実施したときの、透過光量などの推移を示す図である。このとき、チラツキが認識された。極性の変化を示す図の中に、同極性に切り替えた場合の後半部を丸印で囲んで示している。このタイミングを周期として輝度が変化するため、３０Ｈｚのフリッカとして観察されたものと考えられる。

図１３（ｃ）は、駆動信号の極性変換を５フレームに１回の割合で実施したときの、透過光量などの推移を示す図である。この場合であっても、チラツキが認識された。極性の変化を示す図の中に、同極性に切り替えた場合の後半部を丸印で囲んで示している。このタイミングで輝度が変化するため、フラッシングとして観察されたものと考えられる。

図１４は、第２の実施の形態の駆動方法を説明する図である。
上述した駆動法でチラツキが発生したのは、全画素の輝度が一時に高くなるためである。そこで、この輝度の変化を、時間的、空間的に分散すれば、チラツキを低減することができる。

図１４（ａ）には、２Ｈ１Ｖ反転駆動方式において、上述の３０Ｈｚで極性を切り替えた場合の極性を示している。
２Ｈ反転駆動であるため、２本の走査毎に極性を切り替える。例えば、走査線の１本目と２本目、３本目と４本目、・・・が同じ極性となる様に駆動される。通常では、１フレーム毎に極性を切り替えるが、本方式では３０Ｈｚで切り替えるため、２フレーム毎に極性を切り替える。そのため、第２フレームと第３フレームの極性が同じとなり、第４フレームと第５フレームの極性が同じとなっている。

ここで、同極性に切り替えた場合の後半部を丸印で囲んで示している。この丸印が付されたタイミングで輝度が変化するため、３０Ｈｚでの輝度の変化が生じ、フリッカが発生している。

図１４（ｂ）には、２Ｈ１Ｖ反転駆動方式において、上述の３０Ｈｚで極性を切り替え更に１Ｈシフトをした場合の極性を示している。
図１４（ｂ）では、図１４（ａ）において例えば、１行おきにフレームの位置を１つ横（右方向）にずらした極性を表示している。これによって、輝度が変化するタイミングが分散されるため、チラツキを防止することができる。

この駆動方法を詳細に説明する。
図１４（ｂ）では、横軸は時間であり、１フレーム中のそれぞれの表示画素の極性は現されていない。図１５は、１フレーム中のそれぞれの表示画素の極性をＸＹ平面で表し、さらにその極性の時間の推移を示す図である。

図１５（ａ）は、図１４（ｂ）のフレーム１に対応し、図１５（ａ）の左端の列が図１４（ｂ）のフレーム１に記載されている。
図１５（ｂ）は、図１４（ｂ）のフレーム２に対応し、図１５（ｂ）の左端の列が図１４（ｂ）のフレーム２に記載されている。
図１５（ｃ）は、図１４（ｂ）のフレーム３に対応し、図１５（ｃ）の左端の列が図１４（ｂ）のフレーム３に記載されている。
図１５（ｄ）は、図１４（ｂ）のフレーム４に対応し、図１５（ｄ）の左端の列が図１４（ｂ）のフレーム４に記載されている。

図１５の各フレームは２Ｈ１Ｖドット反転駆動を表している。従って、極性はＹ方向に２画素単位で交互に変化し、Ｘ方向に１画素単位で交互に変化する。丸印が付された輝度の高い画素の位置が、（ａ）〜（ｄ）のフレーム毎に異なっている。このように、２Ｈ１Ｖ反転駆動を用いながら、その輝度の高い画素を次のフレームでは１ライン下方（あるいは上方）にずらすことで、各画素では３０Ｈｚ駆動でありながらチラツキを散らすことができる。

なお、上述の駆動方法は、２Ｈ反転駆動に限られない。

図１６は、第２の実施の形態のバリエーションの駆動方法を説明する図である。
図１６（ａ）には、１Ｈ１Ｖ反転駆動方式において、上述の３０Ｈｚで極性を切り替えた場合の極性を示している。
１Ｈ反転駆動であるため、１本の走査毎に極性を切り替える。そして、１フレーム毎に極性を切り替えるが、本方式では３０Ｈｚで切り替えるため、２フレーム毎に極性を切り替える。そのため、第２フレームと第３フレームの極性が同じとなり、第４フレームと第５フレームの極性が同じとなっている。

ここで、同極性に切り替えた場合の後半部を丸印で囲んで示している。この丸印が付されたタイミングを周期として輝度が変化するため、３０Ｈｚの輝度変化が生じ、フリッカが発生している。

図１６（ｂ）には、１Ｈ１Ｖ反転駆動方式において、上述の３０Ｈｚで極性を切り替え更に１Ｈシフトをした場合の極性を示している。
図１６（ｂ）では、図１６（ａ）において例えば、１行おきにフレームの位置を１つ横（右方向）にずらした極性を表示している。これによって、輝度の変化するタイミングが分散されるため、チラツキを防止することができる。

この駆動方法を詳細に説明する。
図１６（ｂ）では、横軸は時間であり、１フレーム中のそれぞれの表示画素の極性は現されていない。図１７は、１フレーム中のそれぞれの表示画素の極性をＸＹ平面で表し、さらにその極性の時間の推移を示す図である。
図１７の各フレームは１Ｈ１Ｖドット反転駆動を表している。従って、極性はＹ方向に１画素単位で交互に変化し、Ｘ方向に１画素単位で交互に変化する。丸印が付された輝度の高い画素の位置が、（ａ）〜（ｄ）のフレーム毎に異なっている。このように、１Ｈ１Ｖ反転駆動を用いながら、その輝度の高い画素を次のフレームでは１ライン下方（あるいは上方）にずらすことで、各画素では３０Ｈｚ駆動でありながらチラツキを散らすことができる。

図１８は、第２の実施の形態のバリエーションの駆動方法を説明する図である。
図１８（ａ）には、３Ｈ１Ｖ反転駆動方式において、上述の３０Ｈｚで極性を切り替えた場合の極性を示している。
３Ｈ反転駆動であるため、３本の走査毎に極性を切り替える。例えば、走査線の２，３，４本目、・・・が同じ極性となる様に駆動される。通常では、１フレーム毎に極性を切り替えるが、本方式では３０Ｈｚで切り替えるため、２フレーム毎に極性を切り替える。そのため、第２フレームと第３フレームの極性が同じとなり、第４フレームと第５フレームの極性が同じとなっている。

ここで、同極性に切り替えた場合の後半部を丸印で囲んで示している。この丸印が付されたタイミングを周期として輝度が変化するため、３０Ｈｚの輝度変化が生じ、フリッカが発生している。

図１８（ｂ）には、３Ｈ１Ｖ反転駆動方式において、上述の３０Ｈｚで極性を切り替え更に１Ｈシフトをした場合の極性を示している。
図１８（ｂ）では、図１８（ａ）において例えば、１行おきにフレームの位置を１つ横（右方向）にずらした極性を表示している。これによって、輝度の変化するタイミングが分散されるため、チラツキを防止することができる。

この駆動方法を詳細に説明する。
図１８（ｂ）では、横軸は時間であり、１フレーム中のそれぞれの表示画素の極性は現されていない。図１９は、１フレーム中のそれぞれの表示画素の極性をＸＹ平面で表し、さらにその極性の時間の推移を示す図である。

図１９の各フレームは３Ｈ１Ｖドット反転駆動を表している。従って、極性はＹ方向に３画素単位で交互に変化し、Ｘ方向に１画素単位で交互に変化する。丸印が付された輝度の高い画素の位置が、（ａ）〜（ｄ）のフレーム毎に異なっている。このように、３Ｈ１Ｖ反転駆動を用いながら、その輝度の高い画素を次のフレームでは１ライン下方（あるいは上方）にずらすことで、各画素では３０Ｈｚ駆動でありながらチラツキを散らすことができる。

以上、第２の実施の形態について説明した。ここで説明した駆動法は、いずれも、ベースになる駆動方法から、極性を１ラインおきに、時間的にシフトさせるものである。第２の実施の形態では、ゲート線方向（横方向）に１ラインおきにシフトしたが、ソース線方向（縦方向）にシフトしても良いし、ランダムでもかまわない。とにかく輝度の変化する部位を時間的、空間的に分散させることが重要である。

なお、第２の実施の形態で説明した、極性切り替えパターンを時間的に変化させる方式を採用する際に考慮すべきこととして、フリッカパターンの設定課題がある。
フリッカパターンとは、一般的に液晶のＤＣ調整に使われるパターンであり、通常の１Ｈ１Ｖドット反転駆動の場合、図２０に示す千鳥格子パターンを評価パターンとして用いる。この評価パターンを用いて、瞬間的には片方の表示極性の画素だけを点灯させることで、チラツキを顕在化させ、それによってＤＣ、特にＶｃｏｍ電圧を調整する。

しかしながら、本実施の形態では、時間的にこの極性パターンを切り替えている。従って、図２１に示すように、２種類のフリッカパターンを用意して、フレームごとに交互にパターンを切り替える必要がある。

図２２は、フリッカパターンの切り替えを簡便に行う方法を説明する図である。
この方法では、インターレース駆動によるデータ補完機能を利用する。
図２２（ａ）のパターンをインターレース駆動すると、データを間引いて送信し、その補完が上述のＩＰ変換によって自動的に実行される。

図２２（ｂ）では、走査線の１本目、３本目、５本目、・・・のデータが送信される。２本目、４本目、６本目、・・・のデータは、前行（１本目、３本目、５本目、・・・）のデータがラインメモリーを用いてコピーして補完される。
図２２（ｃ）では、走査線の２本目、４本目、６本目、・・・のデータが送信される。３本目、５本目、７本目、・・・のデータは、前行（２本目、４本目、６本目、・・・）のデータがラインメモリーを用いてコピーして補完される。
図２２（ｄ）、（ｅ）は、それぞれ図２２（ａ）、（ｂ）の極性が異なっているだけであり、データの補完動作は同じである。

このように、インターレース駆動によるデータ補完機能を利用することで、所望のパターンを切り替え表示することができる。従って、２Ｈ反転駆動を用いると、このような、フリッカあわせも容易に実現することができる。この点を考慮すると、２Ｈ反転駆動は最適な駆動法である。

[第３の実施の形態]
上述の各実施の形態では、低周波化によるインターレースやきつきの対策について述べた。第３の実施の形態では、ＩＰ変換方法を変更することでやきつきを防止する。
もともとインターレースやきつきは、ＩＰ変換時に、データ欠落部を、前ラインのデータで補完することに起因する。このとき、前ラインとのデータが変化する部位に顕著なやきつきが発生する。そこで、ラインメモリーを数ライン分持ち、データの変化が発生するときには、補完データを中間階調データで置き換えるなどによって、やきつきはかなり良化する。

図２３は、第３の実施の形態の液晶ディスプレイの駆動信号の変換方法を示す概念図である。
図２３（ａ）、図２３（ｂ）は、既に説明を行っているため、再度の説明は省略する。第３の実施の形態の変換方法では、複数のラインメモリーを備えて、図の上下方向でデータが変化する場合、中間階調データで欠落データを補完する。

図２３（ｃ）は、この方式によって、映像を補完した結果を表している。列１の２本目と４本目には中間階調（灰色）の映像が挿入されている。６本目には、上下方向でデータが変化していないため、５本目のデータ（白）が挿入されている。また、列２の１本目と５本目には中間階調（灰色）の映像が挿入されている。３本目には、上下方向でデータが変化していないため、２本目のデータ（黒）が挿入されている。

図２４は、それぞれの表示素子に印加される電圧の推移を示す図である。この電圧の推移は、図２３（ｃ）に示す映像信号に基づいて作成された図である。
従来、やきつきの発生していた２本目では、灰色電圧（２．５Ｖ）→黒電圧（０Ｖ）→灰色電圧（２．５Ｖ）→白電圧（０Ｖ）と信号が推移する。平均すると約１．２５Ｖと従来のＤＣ成分を半減することができる。

なお、第３の実施の形態の補完処理のバリエーションとして、上下方向での「エッジ」を検出してエッジ部での信号の変化を緩和する信号処理（「エッジ処理」）を行っても良い。この「エッジ処理」は、インターレース信号を「ぼかす」効果があるため、インターレースやきつき防止効果が期待できる。
また、第３の実施の形態の補完処理を行って、更に後段においてこのエッジ処理を実行しても良い。

図２５は、従来の駆動方法と、エッジ処理を加えた駆動方法でのやきつきの状況を示す図である。エッジ処理を加えた駆動方法では、やきつきの発生は見られなかった。

尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、４…駆動用電圧発生回路、５…コントローラ回路、７…階調基準電圧発生回路、１０…制御回路、１４…バックライト制御回路、１７…画像データ変換回路、２４…第１のＩＴＯ電極、２５…絶縁膜、２６…第２のＩＴＯ電極、ＹＤ…ゲートドライバ、ＤＩ…画像データ、ＤＯ…画素データ、ＸＤ…ソースドライバ、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…共通電極、ＰＸ…液晶画素、ＤＰ…表示パネル、ＢＬ…バックライト、ＣＮＴ…表示制御回路、Ｘ…ソース線、Ｙ…ゲート線、Ｗ…スイッチング素子。

Claims (3)

1. マトリクス状に配したＦＦＳモードの液晶表示素子を有する液晶表示装置において、
   入力される画像のインターレース信号を補完データによって補完してプログレッシブ信号に変換する信号変換部と、
   前記プログレッシブ信号に基づいて生成した画素電圧の極性を、１フレーム毎に切り替えると共に、更にｎ（３以上の整数）フレームに１度同一極性が繰り返されるように切り替える極性切替部とを備え、
   前記補完データは前記インターレース信号の前ラインのデータを用いることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記信号変換部は、
   前記インターレース信号の前ラインのデータと現ラインのデータとが等しいときは、補完データとして前ラインのデータを用い、
   前記インターレース信号の前ラインのデータと現ラインのデータとが異なるときは、補完データとして両データの中間の階調度を表すデータを用いること
   を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記インターレース信号の前ラインのデータと現ラインのデータとが異なるときは、前記信号変換部による前記補完の後に、ラインと直交する方向にエッジ処理を施すエッジ処理部を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。

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