JP2016133630A - 液晶表示用の極性反転制御装置、液晶表示装置、その駆動方法及び駆動プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶パネルへの書き込みフレームレートが動的に変化しても、液晶パネルへの充電極性が偏らない機能を、簡素な構成及び低い消費電力で実現し得る液晶表示装置等を提供する。【解決手段】 極性反転制御回路５０は、液晶パネル３０に対して極性反転信号ＰＯＬを供給するものであって、極性反転信号ＰＯＬが第一のレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値と極性反転信号ＰＯＬが第二のレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値との差が小さくなるように極性反転信号ＰＯＬのレベルを切り替える、ことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、入力したフレームレート（以下「ｆｐｓ（Frames Per Second）」という。）に伴って表示用のｆｐｓも動的に変化させる液晶表示装置等に関する。なお、本明細書においては、ある構成要素Ａに着目した場合、構成要素Ａに信号Ｂが入ることを「構成要素Ａが信号Ｂを入力する」といい、構成要素Ａから信号Ｃが出ることを「構成要素Ａが信号Ｃを出力する」という。

一般的な液晶表示装置は、過去のＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイの流れを引き継ぎ、主に６０Ｈｚ固定のｆｐｓで駆動される。

一方、ビデオゲーム等の動画は、ホストプロセッサ（主にＧＰＵ（Graphic Processer Unit））のレンダリング処理によって生成される。このレンダリング処理が完了する度に液晶表示装置へ出力される動画データのｆｐｓは、固定ではなく動的に変化するとともに、エンドユーザの操作に同期させることもある。

図２１は、ビデオゲームの動画を表示する一般的な液晶表示装置及びその周辺の構成を示すブロック図である。図２１においてＧＰＵ１０２は、レンダリング処理を用いてビデオゲーム表示用の画像データ１０２ａを生成する。また、ＧＰＵ１０２は、エンドユーザ１０１の操作信号１０１ａに同期したレンダリング処理を行うこともある。レンダリング処理のｆｐｓは、固定ではなく動的に変化する。表示コントローラ１０３は、液晶パネルへ画像データを書き込むための信号処理装置であり、液晶パネル１０４へ向けて６０Ｈｚ固定のｆｐｓで画像データ１０３ａを出力する。表示コントローラ１０３の一例としては、タイミングコントローラや電源回路を含む信号処理回路がある。液晶パネル１０４は、表示コントローラ１０３から入力した画像データ１０３ａを動画として表示するものであり、ドライバ部品なども含む。液晶パネル１０４の一例としては、ソースドライバ及びゲートドライバを実装したＴＦＴパネルがある。液晶表示装置１００は、表示コントローラ１０３と液晶パネル１０４とを含むものである。

このとき、動的に変化するｆｐｓの画像データ１０２ａを、固定されたｆｐｓの画像データ１０３ａに変換し、これを液晶パネル１０４に表示すると、両者のｆｐｓのズレによって下記(1),(2),(3)のような不具合が発生する。これらの不具合はエンドユーザ１０１にとっては不快となる。

(1)動画のいわゆるカクツキ。入力画像の表示速度が出力画像の表示速度に比べて早すぎる場合に、コマ落ちを起こすことにより、滑らかに動画を表示できなくなる現象である。
(2)フレーム・ティアリング。一画面の表示期間内に、二画面分以上の複数画面が表示されることにより、歪んで見えたり、ちらついて見えたりする現象である。
(3)ユーザ操作から表示までのタイムラグ。ユーザが操作してから液晶パネルに表示されるまでの時間遅れである。

これらの不具合に対策を施した液晶表示装置（以下「関連技術１」という。）が既に市販されている（非特許文献１）。この関連技術１は、通常の液晶表示装置に比べて、部材点数が多くコストも高くなる。具体的に言えば、関連技術１は、通常の液晶表示装置に比べて、大規模ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）一つとメモリ三つが必要になるとともに、販売価格が１．５万円程度高くなる。

関連技術１以外の技術で、前述の不具合を抑制するためには、入力したｆｐｓに伴って表示用のｆｐｓも動的に変化させることが考えられる（以下「関連技術２」という。）。ところが、関連技術２の場合は、液晶パネルへの充電極性の偏りが問題となる。

すなわち、一般の液晶パネルでは、充電極性が偏ることで起こる焼き付き防止のため、１フレームごとに書き込み極性を反転させて駆動している。しかし、関連技術２では、異なるｆｐｓのフレームを表示することにより、液晶パネルへの充電時間がフレームごとで異なるので、１フレームごとに書き込み極性を反転させても、充電極性が偏ってしまうのである。

他の関連技術として特許文献１〜４について説明する。

特許文献１は、表示パターンによって発生する液晶パネルの焼き付きを抑制するために、データ入力ｆｐｓの２倍のｆｐｓで書き込む倍速駆動技術であり、画像データを一時保存する「フィールドメモリ」と、それを制御する「制御回路」と、「制御回路」の駆動に用いる同期信号を生成する「同期分離回路」とを必要とする。

特許文献２〜４は、高ｆｐｓ駆動をした場合の電力消費を抑えるため、極性反転レートを低くして駆動することを特徴に含んだ技術であり、同期信号を検出してその数を計数する「カウンタ」を必要とする。

特開平７−１７５４４３号公報「アクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法」 特開２０１４−３２３９６号公報「表示装置の駆動方法、及び表示装置」 特開２０１４−３２３９９号公報「液晶表示装置」 特開２０１４−５２６２３号公報「液晶表示装置およびその駆動方法」

商品名NVIDIA G-SYNC、平成26年11月11日検索、インターネット（URL:http://www.nvidia.co.jp/object/how-does-g-sync-work-jp.html）

前述した関連技術２に対して、特許文献１にあるような、入力ｆｐｓに対して倍速で液晶パネルへ書き込みを行う技術を適用すれば、極性の偏りが低減する。

しかしながら、特許文献１の構成では、メモリへの画像データ格納や同期信号分離を行い、かつそれを制御するための構成が必要となるため、回路規模増大やコストアップに繋がる。また、倍速で画像データを処理すること、倍速で極性反転をすること、及び、メモリデバイスを用いることにより、消費電力が増大する。つまり、このような解決手段は、液晶表示装置に対する薄型化及び低価格化（すなわち構成の簡素化）並びに低消費電力化の要求を満たさない。

特許文献２〜４には、高ｆｐｓ駆動での極性反転による消費電力を抑制する技術が提示されている。そのため、特許文献２〜４の技術と特許文献１の技術とを組み合わせれば、倍速での極性反転による消費電力が抑制されるものの、メモリデバイスの搭載や倍速での画像データ処理による消費電力が増えてしまうので、全体として消費電力が増大してしまう。

そこで、本発明の目的は、液晶パネルへの書き込みｆｐｓが動的に変化しても、液晶パネルへの充電極性が偏らない機能を、簡素な構成及び低い消費電力で実現し得る液晶表示装置等を提供することにある。

本発明に係る液晶表示用の極性反転制御装置は、
複数の画素を有するとともに、フレーム期間の異なる画素電圧を前記画素に印加し、前記画素電圧を前記画素に印加する際に、前記フレーム期間ごとに第一のレベルと第二のレベルとのどちらかのレベルを採り得る極性反転信号に応じて前記画素電圧の極性を反転させる液晶パネルに対して、
前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間の積算値と前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間の積算値との差が小さくなるように前記極性反転信号の前記レベルを切り替える、
ことを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置の駆動方法は、
複数の画素を有するとともに、フレーム期間の異なる画素電圧を前記画素に印加し、前記画素電圧を前記画素に印加する際に、前記フレーム期間ごとに第一のレベルと第二のレベルとのどちらかのレベルを採り得る極性反転信号に応じて前記画素電圧の極性を反転させる液晶パネル、
を備えた液晶表示装置を駆動する方法であって、
前記フレーム期間を検出し、
検出した前記フレーム期間について、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間の積算値と前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間の積算値との差が小さくなるように前記極性反転信号の前記レベルを切り替え、
切り替えた前記極性反転信号を前記液晶パネルへ供給する、
ことを特徴とする。

本発明に係る液晶表示装置の駆動プログラムは、
複数の画素を有するとともに、フレーム期間の異なる画素電圧を前記画素に印加し、前記画素電圧を前記画素に印加する際に、前記フレーム期間ごとに第一のレベルと第二のレベルとのどちらかのレベルを採り得る極性反転信号に応じて前記画素電圧の極性を反転させる液晶パネル、
を備えた液晶表示装置を駆動するプログラムであって、
前記フレーム期間を検出する手順と、
検出した前記フレーム期間について、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間の積算値と前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間の積算値との差が小さくなるように前記極性反転信号の前記レベルを切り替える手順と、
切り替えた前記極性反転信号を前記液晶パネルへ供給する手順と、
をコンピュータに実行させるためのものである。

本発明によれば、正の極性の画素電圧を印加する時間と負の極性の画素電圧を印加する時間とが等しくなるように極性反転信号を生成することにより、メモリデバイス等を追加することなく、かつ倍速で極性反転することなく、充電極性の偏らないフレームごとの書き込み極性を実現できる。したがって、本発明によれば、液晶パネルへの書き込みｆｐｓが動的に変化しても、液晶パネルへの充電極性が偏らない機能を、簡素な構成及び低い消費電力で実現し得る液晶表示装置等を提供できる。

実施形態１の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 実施形態１における画像信号の電位とコモン電圧の電位との差を示す説明図である。 実施形態１におけるフレーム期間及び書き込み積算値を示す説明図である。 実施形態１の液晶表示装置の動作を示すタイミング図である。 実施形態１における書き込み積算値レジスタの符号と液晶パネルへの書き込み極性との関係を示す説明図である。 実施形態１におけるフレーム数とフレーム期間及び書き込み積算値との関係を示すグラフである。 比較例におけるフレーム数とフレーム期間及び書き込み積算値との関係を示すグラフである。 図８Ａは実施形態１の実施例における垂直同期信号、フレーム期間、書き込み積算値及び極性反転信号を示すタイミング図である。図８Ｂは実施形態６における垂直同期信号、フレーム期間、書き込み積算値及び極性反転信号の一例を示すタイミング図である。 図９Ａは実施形態１の実施例におけるフレーム期間検出部の動作を示すフロー図である。図９Ｂは実施形態１の実施例における書き込み積算値演算部の動作の前半を示すフロー図である。 実施形態１の実施例における書き込み積算値演算部の動作の後半を示すフロー図である。 実施形態２の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 実施形態２の液晶表示装置の動作を示すタイミング図である。 実施形態３の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 実施形態４の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 実施形態５の液晶表示装置の動作を示すタイミング図である。 図１６Ａは実施形態５の実施例における垂直同期信号、フレーム期間、書き込み積算値及び極性反転信号を示すタイミング図である。図１６Ｂは実施形態６の実施例における垂直同期信号、フレーム期間、書き込み積算値及び極性反転信号を示すタイミング図である。 図１７Ａは実施形態５の実施例におけるフレーム期間検出部の動作を示すフロー図である。図１７Ｂは実施形態５の実施例における書き込み積算値演算部の動作の後半（一部）を示すフロー図である。 実施形態６における書き込み積算値レジスタの符号と液晶パネルへの書き込み極性との関係を示す説明図である。 図１９Ａは実施形態１における書き込み積算値と極性反転信号との関係を示すグラフである。図１９Ｂは実施形態６における書き込み積算値と極性反転信号との関係を示すグラフである。 実施形態６における書き込み積算値演算部の動作の後半を示すフロー図である。 ビデオゲームの動画を表示する一般的な液晶表示装置及びその周辺の構成を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。

＜実施形態１＞
図１は、実施形態１の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態１の液晶表示装置１１は、液晶パネル３０と極性反転制御装置としての極性反転制御回路５０とを備えている。

極性反転制御回路５０は、液晶パネル３０に対して、極性反転信号ＰＯＬを供給するものである。液晶パネル３０は、複数の画素３６を有するとともに、フレーム期間の異なる画素電圧Ｖｄを画素３６に印加し、画素電圧Ｖｄを画素３６に印加する際に、フレーム期間ＦＰごとに第一のレベルと第二のレベルとのどちらかのレベルを採り得る極性反転信号ＰＯＬに応じて、画素電圧Ｖｄの極性を反転させる。そして、極性反転制御回路５０は、極性反転信号ＰＯＬが第一のレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値と極性反転信号ＰＯＬが第二のレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値との差が小さくなるように、極性反転信号ＰＯＬのレベルを切り替える。具体的には、次のような構成にしてもよい。

極性反転制御回路５０は、フレーム期間ＦＰを検出するフレーム期間検出部５１と、フレーム期間検出部５１によって検出されたフレーム期間ＦＰについて、極性反転信号ＰＯＬが第一のレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値と極性反転信号ＰＯＬが第二のレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値との差である書き込み積算値ＷＴを算出し、書き込み積算値ＷＴに基づいて極性反転信号ＰＯＬのレベルを切り替える書き込み積算値演算部５２と、を備えている。

フレーム期間検出部５１は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及びクロック信号としての基準クロック信号ＤＣＬＫを入力し、連続する二つの垂直同期信号ＶＳＹＮＣでフレーム期間ＦＰを特定し、特定されたフレーム期間ＦＰにおける基準クロック信号ＤＣＬＫをカウントすることにより、フレーム期間ＦＰを検出する。

書き込み積算値演算部５２は、書き込み積算値ＷＴが積算閾値０に達した場合に、極性反転信号ＰＯＬのレベルを切り替える。積算閾値０は零の値である。このとき、書き込み積算値演算部５２は、極性反転信号ＰＯＬが第一のレベルの時のフレーム期間ＦＰを正の値（＋）、極性反転信号ＰＯＬが第二のレベルの時のフレーム期間ＦＰを負の値（−）として書き込み積算値ＷＴを算出し、その書き込み積算値ＷＴが正側（＋）又は負側（−）から零の値（０）に達した場合に極性反転信号ＰＯＬのレベルを切り替える。

なお、第一のレベルをハイレベルかつ第二のレベルをローレベルとしてもよいし、第一のレベルをローレベルかつ第二のレベルをハイレベルとしてもよい。なぜなら、フレーム反転駆動の場合は、書き込み積算値ＷＴが正側（＋）から零の値（０）に達した場合に全ての画素３６の画素電圧Ｖｄが負側（−）から正側（＋）に反転し、逆に書き込み積算値ＷＴが負側（−）から零の値（０）に達した場合に全ての画素３６の画素電圧Ｖｄが正側（＋）から負側（−）に反転すればよいからである。

また、ドット反転駆動の場合は、書き込み積算値ＷＴが正側（＋）から零の値（０）に達した場合に各画素３６ごとに画素電圧Ｖｄが負側（−）から正側（＋）又は正側（＋）から負側（−）のどちらかに反転し、逆に書き込み積算値ＷＴが負側（−）から零の値（０）に達した場合に各画素３６ごとに画素電圧Ｖｄが正側（＋）から負側（−）又は負側（−）から正側（＋）のどちらかに反転する。更にライン反転駆動の場合は、書き込み積算値ＷＴが正側（＋）から零の値（０）に達した場合に各ラインごとに画素電圧Ｖｄが負側（−）から正側（＋）又は正側（＋）から負側（−）のどちらかに反転し、逆に書き込み積算値ＷＴが負側（−）から零の値（０）に達した場合に各ラインごとに画素電圧Ｖｄが正側（＋）から負側（−）又は負側（−）から正側（＋）のどちらかに反転する。ドット反転駆動とは、例えば上下左右隣り合うドットの画素電圧の極性が反転するように電圧を書き込む駆動方法である。ライン反転駆動とは、例えば隣り合うラインの画素電圧の極性が反転するように電圧を書き込む駆動方法である。

次に、本実施形態１について更に詳しく説明する。なお、以下の説明では、画像入力開始後ｎ番目のフレーム（第ｎフレーム）を基準とする。また、第一のレベルをハイレベルかつ第二のレベルをローレベルとし、かつフレーム反転駆動とする。

換言すると、液晶表示装置１１は、表示コントローラ２１と液晶パネル３０とを備えている。表示コントローラ２１は、表示制御信号生成回路４０と極性反転制御回路５０とを有する。液晶パネル３０は、複数の画素３６を有するとともに、フレーム期間ＦＰの異なるデータ信号ｄａｔａを連続して入力し、データ信号ｄａｔａに対応する画素電圧Ｖｄを画素３６に印加し、極性反転信号ＰＯＬに応じて画素電圧Ｖｄの極性を反転させる機能を有する。表示コントローラ２１は、正の極性の画素電圧Ｖｄを印加する時間と負の極性の画素電圧Ｖｄを印加する時間とが等しくなるように極性反転信号ＰＯＬを生成し、その極性反転信号ＰＯＬを液晶パネル３０へ出力する。

ホストプロセッサ６０の概念には、前述したＧＰＵを含む。ホストプロセッサ６０からは、データ信号ｄａｔａ、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、基準クロック信号ＤＣＬＫが出力される。データ信号ｄａｔａはソースドライバ３３へ、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及び基準クロック信号ＤＣＬＫは表示制御信号生成回路４０へ、それぞれ出力される。データ信号ｄａｔａは、ソースドライバ３３へ直接出力されるのではなく、表示制御信号生成回路４０を経由してソースドライバ３３へ出力されるようにしてもよい。

液晶パネル３０は、ゲートドライバ３１、ソースドライバ３３及び画素部３５を有する。画素部３５は複数の画素３６を有する。画素３６において、ゲートドライバ３１からゲート線３２に供給される走査信号により、ソースドライバ３３からソース線３４に供給される画像信号の書き込み（画素電圧Ｖｄ）が制御される。

表示制御信号生成回路４０は、ホストプロセッサ６０から入力される同期信号をもとに、ゲートドライバ３１及びソースドライバ３３を動作させるための信号を出力する回路である。同期信号としては、例えば、水平同期信号ＨＳＹＮＣ（図示せず）、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、基準クロック信号ＤＣＬＫがある。

ゲートドライバ３１を動作させるための信号としては、ゲート線側スタートパルスＧＳＰ、ゲート線側クロック信号ＧＣＬＫ等がある。なお、ゲート線側クロック信号ＧＣＬＫの概念は、基準クロック信号ＤＣＬＫの位相をシフトすることで複数のゲート線側クロック信号となったものを含む。

ソースドライバ３３を動作させるための信号としては、ソース線側スタートパルスＳＳＰ、ソース線側クロック信号ＳＣＬＫ等がある。なお、ソース線側クロック信号ＳＣＬＫの概念は、基準クロック信号ＤＣＬＫの位相をシフトすることで複数のソース線側クロック信号となったものを含む。

また、ソースドライバ３３には、外部からデータ信号ｄａｔａ、極性反転制御回路５０から極性反転信号ＰＯＬがそれぞれ供給される。ソースドライバ３３は、極性反転信号ＰＯＬに基づいて、データ信号ｄａｔａをアナログ値の画像信号に変換する。この変換は、例えばラダー抵抗回路とスイッチとを組み合わせた回路で行えばよく、同時にγ補正等を行う構成とすればなおよい。

なお、ソースドライバ３３におけるこの機能を有する回路は、入力する極性反転信号ＰＯＬに従って、画素３６へ出力する画像信号の極性を反転可能な回路であればどのようなものでもよい。例えば、極性反転信号ＰＯＬに従って、画素３６へ出力する画像信号の極性を反転させる反転アンプを用いてもよい。

極性反転信号ＰＯＬは、データ信号ｄａｔａをアナログ値の画像信号に変換する際、コモン電位に対して高い電位（正の極性）とするか、低い電位（負の極性）とするかを決定する信号である。

画像信号は、データ信号ｄａｔａに基づいた電位である。画像信号は、ソース線３４を介して液晶素子の一方の電極に印加される電位（画素電圧Ｖｄ）からなる。液晶素子への画像信号の印加は、画素３６への画像信号の書き込みともいう。液晶表示装置１１に入力されるデータ信号ｄａｔａが一定であれば、画像信号の電位とコモン電圧の電位との差の絶対値も一定となる。図２を用いて説明する。図２において画像信号の電位Ｖｄ１，Ｖｄ２，Ｖｄ３はそれぞれ異なる電位であるが、それらに対応するコモン電圧Ｖｃｏｍの電位との差｜Ｖｄ｜は全て一定である。よって、画像信号の電位Ｖｄ１，Ｖｄ２，Ｖｄ３はそれぞれ同じデータ信号の値（画素電圧Ｖｄ）を示す。

なお、画像信号は、画像信号の電位がコモン電圧の電位よりも高い場合、液晶素子に正の極性の画像信号が印加されるという。逆に、画像信号の電位がコモン電圧の電位よりも低い場合、液晶素子に負の極性の画像信号が印加されるという。

極性反転制御回路５０は、フレーム期間検出部５１と、書き込み積算値演算部５２と、フレーム期間レジスタ５４及び書き込み積算値レジスタ５５を有するレジスタ５３とからなる。

フレーム期間検出部５１は、ホストプロセッサ６０より入力した垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期をフレーム期間ＦＰとして検出しつつ、その検出結果をフレーム期間レジスタ５４へ格納する。ここでフレーム期間ＦＰとは、液晶パネル３０に１フレーム分の画像を表示する期間のことであり、ｆｐｓの逆数となる。

また、極性反転信号ＰＯＬがハイレベルの時のフレーム期間ＦＰは正（＋）の数値として扱い、極性反転信号ＰＯＬがローレベルの時のフレーム期間ＦＰは負（−）の数値として扱うこととする。

フレーム期間ＦＰ及び書き込み積算値ＷＴについて、図３に示す。書き込み積算値演算部５２は、現在書き込んでいるフレームを第ｎフレームとしたとき、第ｎ−１フレームまでの各フレーム期間ＦＰを積算し、その値を書き込み積算値ＷＴとして書き込み積算値レジスタ５５へ格納する。ここで、フレーム期間ＦＰは上述のように正負の数値として積算される。例えば、入力画像のｆｐｓが一定である場合の書き込み積算値ＷＴは、上記ｎ−１が偶数であれば正のフレーム数と負のフレーム数とが同数となるので相殺されて０（ゼロ）となり、上記ｎ−１が奇数であれば最後の１フレーム分が残ってフレーム期間ＦＰと等しくなる。

書き込み積算値演算部５２からは、極性反転信号ＰＯＬが出力される。極性反転信号ＰＯＬの値は、書き込み積算値ＷＴの符号によってハイレベルかローレベルかが決まる。すなわち、書き込み積算値ＷＴが負の値の場合はハイレベルの極性反転信号ＰＯＬが出力され、書き込み積算値ＷＴが正の値の場合はローレベルの極性反転信号ＰＯＬが出力される。ただし、これとは逆に、書き込み積算値ＷＴが負の値の場合はローレベルの極性反転信号ＰＯＬが出力され、書き込み積算値ＷＴが正の値の場合はハイレベルの極性反転信号ＰＯＬが出力されるとしてもよい。

次に、液晶表示装置１１の動作について詳しく説明する。

図４は、液晶表示装置１１の動作を示すタイミング図である。図４では、第ｎ−１フレーム、第ｎフレーム、第ｎ＋１フレームにおける、同期信号（基準クロック信号ＤＣＬＫ及び垂直同期信号ＶＳＹＮＣ）、フレーム期間検出部５１の動作状態、フレーム期間レジスタ５４の値、書き込み積算値演算部５２の演算内容、書き込み積算値レジスタ５５の値、極性反転信号ＰＯＬの状態、液晶パネル３０への書き込み状態を示している。

前述したように、書き込み積算値演算部５２は、書き込み積算値ＷＴを用いて、極性反転信号ＰＯＬをハイレベルとするかローレベルとするかを決めている。ソースドライバ３３は、極性反転信号ＰＯＬを受けて、そのハイレベル／ローレベルに従った極性で、液晶パネル３０へ画像信号を書き込む。

フレーム期間ＦＰは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの立ち上がり（又は立ち下がり）から次の垂直同期信号ＶＳＹＮＣの立ち上がり（又は立ち下がり）までの期間に入力した基準クロック信号ＤＣＬＫの立ち上がり（又は立ち下がり）を計数することで検出する。また、検出中のフレーム期間ＦＰの値は、基準クロック信号ＤＣＬＫの立ち上がり（又は立ち下がり）を基準にフレーム期間レジスタ５４へ順次保持される。

書き込み積算値ＷＴは、第ｎ−１フレームまでの各フレーム期間ＦＰの積算値に第ｎフレームのフレーム期間ＦＰを加算することで得られる。フレーム期間ＦＰはフレーム期間レジスタ５４へ順次保持される値であるから、これに基づき書き込み積算値ＷＴの値も順次演算される。書き込み積算値ＷＴの演算結果は、基準クロック信号ＤＣＬＫの立ち上がり（又は立ち下がり）を基準に、書き込み積算値レジスタ５５へ順次保持される。

極性反転信号ＰＯＬは、前述したように、書き込み積算値レジスタ５５の値に従ってその状態が決定される。例えば、書き込み積算値レジスタ５５に保持されている書き込み積算値ＷＴが負の値である場合にハイレベルの極性反転信号ＰＯＬが出力され、書き込み積算値ＷＴが正の値である場合にローレベルの極性反転信号ＰＯＬが出力される。

液晶パネル３０への書き込み状態は、極性反転信号ＰＯＬの出力状態に従って決定される。例えば、極性反転信号ＰＯＬの出力状態がローレベルである場合の書き込みはコモン電圧に対して低い電位（負の極性）で行われ、極性反転信号ＰＯＬの出力状態がハイレベルの場合の書き込みはコモン電圧に対して高い電位（正の極性）で行われる。以上の関係をまとめると、「書き込み積算値ＷＴが正→極性反転信号ＰＯＬがローレベル（フレーム期間ＦＰが負）→書き込み極性が負」、「書き込み積算値ＷＴが負→極性反転信号ＰＯＬがハイレベル（フレーム期間ＦＰが正）→書き込み極性が正」、となる。

換言すると、「書き込み積算値」とは、今書き込もうとしているフレームの1つ前のフレームまでの積算値のことである。「書き込み極性」とは、今書き込もうとしているフレームの書き込み極性のことである。また、「正極性の書き込み」及び「負極性の書き込み」という表現は、反転駆動方式によって着目すべき画素が異なる。例えば、ドット反転駆動の場合は着目した1画素あたり、ライン（ゲート又はドレイン）反転駆動の場合は着目した1ゲート線又はデータ線あたり、フレーム反転駆動の場合は全画素あたり、ということである。

前述の動作における書き込み積算値レジスタ５５の値（書き込み積算値ＷＴ）の符号と液晶パネル３０への書き込み極性との関係を、図５に示す。単純なイメージとして説明すれば、本実施形態１では「書き込み積算値レジスタの値＝０」を積算閾値０として、「書き込み積算値レジスタの値＞０」の範囲では負の極性で、「書き込み積算値レジスタの値＜０」の範囲では正の極性で書き込むように動作する。

なお、極性反転信号ＰＯＬは、前述した動作と逆の論理であってもよい。すなわち、書き込み積算値レジスタ５５に保持されている値が負である場合にローレベルの極性反転信号ＰＯＬを出力し、書き込み積算値レジスタ５５に保持されている値が正である場合にハイレベルの極性反転信号ＰＯＬを出力してもよい。

液晶パネル３０への書き込み状態も、前述した動作と逆の論理であってもよい。すなわち、極性反転信号ＰＯＬの出力状態がハイレベルである場合はコモン電圧に対して低い電位（負の極性）で書き込み、極性反転信号ＰＯＬの出力状態がローレベルの場合はコモン電圧に対して高い電位（正の極性）で書き込んでもよい。

本実施形態１のように動作することで、入力ｆｐｓが動的に変化した場合でも、そのｆｐｓのまま液晶パネル３０へ画像信号を書き込むことができるため、前述した不都合(1),(2),(3)の全てを抑制できる上、液晶パネル３０への充電極性の偏りを防ぐことができる。

フレーム数とフレーム期間及び書き込み積算値との関係について、図６に本実施形態１のグラフを示し、図７に比較例のグラフを示す。各グラフにおいて、横軸は書き込んだフレーム数である。左縦軸は各フレームのフレーム期間ＦＰを示し、フレーム期間ＦＰは棒グラフに対応する。右縦軸は書き込み積算値ＷＴを示し、書き込み積算値ＷＴは折れ線グラフに対応する。図７の比較例では、関連技術２と同様に、１フレームごとに交互に書き込み極性を反転させている。

図６及び図７から明らかなように、本実施形態１は、比較例に比べて、書き込み積算値ＷＴの偏りが発生していないことが分かる。すなわち、本実施形態１によれば、液晶パネル３０への充電極性の偏りを抑制できるという効果を奏する。

液晶パネル３０への充電極性の偏りを抑制できるという点に限れば、特許文献１で示された倍速駆動を利用した場合と同等である。しかし、この効果を得るために、特許文献１では「フィールドメモリ」、「同期分離回路」、「制御回路」等の回路構成が必要となるのに対し、本実施形態１の回路構成では「制御回路」のみがあればよい。すなわち、本実施形態１によれば、倍速駆動よりも小規模の回路で前述の不都合(1),(2),(3)を抑制でき、かつ、液晶パネル３０への充電極性の偏りも抑制できることで、液晶パネル３０の劣化も防ぐことができる。

更に、特許文献１では、入力ｆｐｓの２倍の速度で液晶パネルに書き込むため、一般的な液晶表示装置に比べて約２倍程度の消費電力が必要になる。これに対して、本実施形態１によれば、入力ｆｐｓと同じ速度又はそれ以下で液晶パネルへ書き込むため、消費電力の増加量を、特許文献１の場合に比べて少なく抑えることができる。

以上のように、本実施形態１によれば、正の極性の画素電圧Ｖｄを印加する時間と負の極性の画素電圧Ｖｄを印加する時間とが等しくなるように極性反転信号ＰＯＬを生成することにより、メモリデバイス等の追加が不要であるため部材点数の増加を抑えつつ、かつ倍速での極性反転も不要であるため消費電力の増大を抑えつつ、充電極性の偏らないフレームごとの書き込み極性を実現できるので、液晶パネル３０の焼き付きを防止できる。

本実施形態１における極性反転制御装置は、極性反転制御回路５０として表示コントローラ２１内に設けているが、液晶パネル３０側に設けてもよく、ホストプロセッサ６０側に設けてもよい。

本実施形態１における液晶表示装置の駆動方法は、極性反転制御回路５０の動作を方法の発明として捉えたものである。すなわち、本実施形態１における駆動方法は、液晶パネル３０を備えた液晶表示装置１１を駆動する方法であって、フレーム期間ＦＰを検出し、検出したフレーム期間ＦＰについて、極性反転信号ＰＯＬが第一のレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値と極性反転信号ＰＯＬが第二のレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値との差が小さくなるように極性反転信号ＰＯＬのレベルを切り替え、切り替え極性反転信号ＰＯＬを液晶パネル３０へ供給する、ことを特徴とする。

本実施形態１における液晶表示装置の駆動プログラムは、極性反転制御回路５０の動作をプログラムの発明として捉えたものである。すなわち、本実施形態１における駆動プログラムは、液晶パネル３０を備えた液晶表示装置１１を駆動するプログラムであって、フレーム期間ＦＰを検出する手順と、検出したフレーム期間ＦＰについて、極性反転信号ＰＯＬが第一のレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値と極性反転信号ＰＯＬが第二のレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値との差が小さくなるように極性反転信号ＰＯＬのレベルを切り替える手順と、切り替えた極性反転信号ＰＯＬを液晶パネル３０へ供給する手順と、をコンピュータに実行させるためのものである。このコンピュータとしては、例えばＦＰＧＡやＤＳＰ（digital signal processor）などが挙げられる。本プログラムは、非一時的な記録媒体（non-transitory storage medium）、例えば光ディスク、半導体メモリなどに記録されてもよい。その場合、本プログラムは、記録媒体からコンピュータによって読み出され、実行される。

本実施形態１の駆動方法及び駆動プログラムのその他の構成は、本実施形態１の極性反転制御装置の構成に準ずる。

次に、本実施形態１を更に具体化した実施例について説明する。

図８Ａ、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０は実施形態１の実施例を示す。図８Ａは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、フレーム期間ＦＰ、書き込み積算値ＷＴ及び極性反転信号ＰＯＬを示すタイミング図である。図９Ａは、フレーム期間検出部の動作を示すフロー図である。図９Ｂは、書き込み積算値演算部の動作の前半を示すフロー図である。図１０は、書き込み積算値演算部の動作の後半を示すフロー図である。以下、これらの図面に図１を加えて、更に詳しく説明する。

図１、図８Ａ及び図９Ａに基づき、フレーム期間検出部５１の動作の一例を説明する。図８Ａに示すように、垂直同期信号ＶＳＹＮＣはホストプロセッサ６０から間欠的に出力される。このとき、フレーム期間検出部５１は次のように動作する。まず、垂直同期信号ＶＳＹＮＣを入力したか否かを判断し（ステップＳ１１）、垂直同期信号ＶＳＹＮＣを入力したら、検出したフレーム期間ＦＰをフレーム期間レジスタ５４へ書き込み（ステップＳ１２）、フレーム期間ＦＰを「０」にリセットする（ステップＳ１３）。垂直同期信号ＶＳＹＮＣを入力しなければ、又はフレーム期間ＦＰを「０」にリセットしたら、フレーム期間ＦＰに「１」を加えてステップＳ１１へ戻る。この「１」は、基準クロック信号ＤＣＬＫから得られる単位時間に相当する。すなわち、図８Ａに示す垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及びフレーム期間ＦＰのように、フレーム期間検出部５１は垂直同期信号ＶＳＹＮＣからフレーム期間ＦＰを検出する。

図１、図８Ａ及び図９Ｂに基づき、書き込み積算値演算部５２の動作の一例の前半を説明する。書き込み積算値演算部５２は次のように動作する。ｎ番目の垂直同期信号ＶＳＹＮＣによってフレーム期間検出部５１からフレーム期間レジスタ５４へ書き込まれたフレーム期間ＦＰを、例えばｎ番目の垂直同期信号ＶＳＹＮＣをトリガとして、フレーム期間レジスタ５４から読み出す（ステップＳ２１）。そして、現在出力中の極性反転信号ＰＯＬがハイレベルであるか否かを判断する（ステップＳ２２）。極性反転信号ＰＯＬがハイレベルであれば、符号Ｓを「１」にする（ステップＳ２３）。極性反転信号ＰＯＬがハイレベルでなければ、ローレベルであるから符号Ｓを「−１」にする（ステップＳ２４）。そして、書き込み積算値レジスタ５５から書き込み積算値ＷＴを読み出し、演算式「ＷＴ←ＷＴ＋ＦＰ×Ｓ」によって新たな書き込み積算値ＷＴを求め、その新たな書き込み積算値ＷＴを書き込み積算値レジスタ５５に書き込む（ステップＳ２５）。図８Ａに示す書き込み積算値ＷＴのように、書き込み積算値演算部５２は、極性反転信号ＰＯＬがハイレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値と極性反転信号ＰＯＬがローレベルの時のフレーム期間ＦＰの積算値との差である書き込み積算値ＷＴを算出する。

図１及び図８Ａ及び図１０に基づき、書き込み積算値演算部５２の動作の一例の後半を説明する。続いて、書き込み積算値演算部５２は次のように動作する。まず書き込み積算値レジスタ５５から書き込み積算値ＷＴを読み出し、出力中の極性反転信号ＰＯＬがハイレベルかつ書き込み積算値ＷＴが０以上であるか否かを判断する（ステップＳ３１）。極性反転信号ＰＯＬがハイレベルかつ書き込み積算値ＷＴが０以上であれば、書き込み積算値ＷＴが負側から積算閾値０に達したことになるので、極性反転信号ＰＯＬをハイレベルからローレベルに切り替える（ステップＳ３２）。極性反転信号ＰＯＬがハイレベルかつ書き込み積算値ＷＴが０以上でなければ、極性反転信号ＰＯＬがローレベルかつ書き込み積算値ＷＴが０以下であるか否かを判断する（ステップＳ３３）。極性反転信号ＰＯＬがローレベルかつ書き込み積算値ＷＴが０以下であれば、書き込み積算値ＷＴが正側から積算閾値０に達したことになるので、極性反転信号ＰＯＬをローレベルからハイレベルに切り替える（ステップＳ３４）。極性反転信号ＰＯＬがローレベルかつ書き込み積算値ＷＴが０以下でなければ、書き込み積算値ＷＴが積算閾値０に達していないことになるので、極性反転信号ＰＯＬを切り替えずにそのままとする。最後に、切り替えた又はそのままとした極性反転信号ＰＯＬを出力する（ステップＳ３５）。図８Ａに示す書き込み積算値ＷＴ及び極性反転信号ＰＯＬのように、書き込み積算値演算部５２は、書き込み積算値ＷＴが正側（＋）又は負側（−）から零の値（０）に達した場合に、極性反転信号ＰＯＬのレベルを切り替える。

なお、図９ＡのステップＳ１１で垂直同期信号ＶＳＹＮＣを入力してから図１０のステップＳ３５で極性反転信号ＰＯＬを出力するまでには、ある程度の時間差が存在する。しかし、その値は僅かであるので、図８Ａでは垂直同期信号ＶＳＹＮＣの入力と極性反転信号ＰＯＬの出力とを同時に描いている。また、動作開始時の初期値は、フレーム期間ＦＰ及び書き込み積算値ＷＴがそれぞれ「０」、極性反転信号ＰＯＬがハイレベルであるとする。図１０において、ステップＳ３１，Ｓ３２を先、ステップＳ３３，Ｓ３４を後として説明したが、これとは逆にステップＳ３３，Ｓ３４を先、ステップＳ３１，Ｓ３２を後としてもよい。

また、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０のフロー図に従って、本実施形態１の駆動プログラムを作成することもできる。また、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０のフロー図をハードウェア記述言語（ＨＤＬ：Hardware Description Language）で表現することにより、本実施形態１の極性反転制御回路５０を設計することもできる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２の液晶表示装置について説明する。図１１は、実施形態２の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態２の液晶表示装置１２は、クロック信号としての内部クロック信号ＣＬＫを生成するクロック信号生成部としての内部クロック発振器６２を更に備えている。詳しく言えば、表示コントローラ２２が内部クロック発振器６２を搭載し、フレーム期間検出部５１及び書き込み積算値演算部５２が基準クロック信号ＤＣＬＫを入力せずに内部クロック発振器６２から内部クロック信号ＣＬＫを入力する構成としている。すなわち、フレーム期間検出における基準クロック信号ＤＣＬＫの役割を、内部クロック信号ＣＬＫで代用する構成である。内部クロック発振器６２は、例えば水晶振動子及びその発振回路などからなる。本実施形態２における極性反転制御装置、液晶表示装置、その駆動方法及び駆動プログラムのその他の構成については、実施形態１のそれらと同じである。

図１２に、本実施形態２の動作を説明するタイミング図を示す。基準クロック信号が内部クロック信号に置き換わっている点を除き、その動作は実施形態１と同様である。

本実施形態２によれば、基準クロック信号ＤＣＬＫを外部から極性反転制御回路５０へ入力することが不可能な場合でも、内部クロック信号ＣＬＫで代用できるので、実施形態１と同様の作用及び効果を奏する。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３の液晶表示装置について説明する。図１３は、実施形態３の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態３の液晶表示装置１３では、表示コントローラ２３のフレーム期間検出部５１及び書き込み積算値演算部５２において、垂直同期信号ＶＳＹＮＣをホストプロセッサ６０側から直接入力するのではなく表示制御信号生成回路４０を介して入力する。本実施形態３における極性反転制御装置、液晶表示装置、その駆動方法及び駆動プログラムのその他の構成については、実施形態１のそれらと同じである。

極性反転制御回路５０は、垂直同期信号ＶＳＹＮＣを外部から入力することが不可能な場合でも、垂直同期信号ＶＳＹＮＣを表示制御信号生成回路４０から入力できる。したがって、本実施形態３によれば実施形態１と同様の作用及び効果を奏する。

＜実施形態４＞
次に、実施形態４の液晶表示装置について説明する。図１４は、実施形態４の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。

本実施形態４の液晶表示装置１４における極性反転信号ＰＯＬは、書き込み積算値演算部５２からソースドライバへ直接出力されるのではなく、書き込み積算値演算部５２から表示制御信号生成回路４０を介してソースドライバ３３へ出力される。本実施形態４における極性反転制御装置、液晶表示装置、その駆動方法及び駆動プログラムのその他の構成については、実施形態１のそれらと同じである。

極性反転制御回路５０は、極性反転信号ＰＯＬをソースドライバ３３へ直接出力することが不可能な場合でも、極性反転信号ＰＯＬを表示制御信号生成回路４０を介してソースドライバ３３へ出力できる。したがって、本実施形態４によれば実施形態１と同様の作用及び効果を奏する。

＜実施形態５＞
次に、実施形態５の液晶表示装置について説明する。図１５は、実施形態５の液晶表示装置の動作を示すタイミング図である。

本実施形態５の液晶表示装置では、極性反転信号ＰＯＬを切り替えるタイミングを遅らせる。詳しく言えば、本実施形態５では、極性反転信号ＰＯＬを切り替える際に用いる書き込み積算値ＷＴを「（第ｎ−１フレームまでの各フレーム期間ＦＰの積算値）＋（第ｎフレームのフレーム期間）」とするのではなく、「（第ｎ−ｍフレームまでの各フレーム期間ＦＰの積算値）＋（第ｎ−ｍ＋１フレームのフレーム期間ＦＰ）」とする。ここで、ｎ，ｍはｎ＞ｍ＞０を満たす整数である。タイミングを遅らせるには、例えば数ｍｓ遅らせるというように時間そのもので遅らせてもよいし、数フレーム分遅らせるというようにフレーム数で遅らせてもよい。本実施形態５によれば、ある時点より以前で任意の期間における書き込み積算値ＷＴでも極性反転信号ＰＯＬの判断に用いることができる。

次に、本実施形態５を更に具体化した実施例について説明する。

図１６Ａは、実施形態５の実施例における垂直同期信号、フレーム期間、書き込み積算値及び極性反転信号を示すタイミング図である。本実施例は、ｍ＝２の場合すなわち極性反転信号ＰＯＬを切り替えるタイミングを１フレーム遅らせる場合である。

図１６Ａに示す本実施例では、第ｎフレーム期間ＦＰで書き込み積算値ＷＴが正側（＋）から積算閾値０に達した場合に第ｎ＋２フレーム期間ＦＰの立ち上がりで極性反転信号ＰＯＬがローレベルからハイレベルに遷移し、逆に第ｎフレーム期間ＦＰ書き込み積算値ＷＴが負側（−）から積算閾値０に達した場合に第ｎ＋２フレーム期間ＦＰの立ち上がりで極性反転信号ＰＯＬがハイレベルからローレベルに遷移する。

図１７Ａは、実施形態５の実施例におけるフレーム期間検出部の動作を示すフロー図である。図１７Ｂは、実施形態５の実施例における書き込み積算値演算部の動作の後半（一部）を示すフロー図である。図１７Ａでは、図９Ａにおける「垂直同期信号ＶＳＹＮＣを入力したか否かを判断するステップＳ１１」が、「第ｎ垂直同期信号ＶＳＹＮＣを入力したか否かを判断するステップＳ１１ａ」に置き換わる点が示されている。図１７Ｂでは、図１０における「極性反転信号ＰＯＬを出力するステップＳ３５」の前に、「第ｎ＋１垂直同期信号ＶＳＹＮＣを入力するステップＳ３５ａ」が挿入される点が示されている。その他のステップＳは、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０に示す実施形態１と同じである。

図１６Ａの本実施例と図８Ａの実施形態１とで、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及びフレーム期間ＦＰは同一である。図１６Ａの本実施例と図８Ａの実施形態１とで、両方とも極性反転信号ＰＯＬのハイレベルＨとなる時間とローレベルＬとなる時間とが等しくなるものの、極性反転信号ＰＯＬの切り替え頻度は図１６Ａの本実施例の方が少なくなる。その理由は、極性反転信号ＰＯＬを切り替えるタイミングを１フレーム遅らせることにより、書き込み積算値ＷＴの絶対値が１フレーム分多くなるので、積算閾値０に達するまでの時間が長くなるからである。

したがって、本実施例によれば、極性反転信号ＰＯＬの切り替え頻度を低減できるので、書き込み極性の反転を低減でき、これにより省電力化を達成できる。また、図１７Ａの「第ｎ垂直同期信号ＶＳＹＮＣを入力したか否かを判断するステップＳ１１ａ」から図１７Ｂの「極性反転信号ＰＯＬを出力するステップＳ３５」までの時間差（１フレーム分）が十分にあるので、その点において高速化が要求されないという利点もある。

本実施形態５における極性反転制御装置、液晶表示装置、その駆動方法及び駆動プログラムのその他の構成、作用及び効果については、実施形態１のそれらと同様である。

＜実施形態６＞
次に、実施形態６の液晶表示装置について説明する。図１８は、実施形態６における書き込み積算値レジスタの符号と液晶パネルへの書き込み極性との関係を示す説明図である。

本実施形態６の液晶表示装置では、積算閾値が正側閾値ｔ＋と負側閾値ｔ−とからなり、書き込み積算値ＷＴが正側から負側閾値ｔ−に達した場合又は書き込み積算値ＷＴが負側から正側閾値ｔ＋に達した場合にのみ、極性反転信号ＰＯＬのレベルを切り替える。

換言すると、本実施形態６の液晶表示装置では、書き込み極性を判断する閾値を「書き込み積算値レジスタの値＝０」とせず、正側及び負側にそれぞれ「ｔ＋」及び「ｔ−」という任意の値で設定している。これらの正側閾値ｔ＋及び負側閾値ｔ−を用いた場合の書き込み極性の判定は、次のようになる。すなわち、「書き込み積算値レジスタの値＞ｔ＋」の範囲では負の極性で、「書き込み積算値レジスタの値＜ｔ−」の範囲では正の極性で、「ｔ−＜書き込み積算値レジスタの値＜ｔ＋」の範囲では第ｎ−１フレームでの極性から変更せず、それぞれ液晶パネルへ書き込むように動作する。

図１９Ａは実施形態１における書き込み積算値ＷＴと極性反転信号ＰＯＬとの関係を示すグラフである。図１９Ｂは本実施形態６における書き込み積算値ＷＴと極性反転信号ＰＯＬとの関係を示すグラフである。図１９Ａに示す実施形態１では、書き込み積算値ＷＴが正側（＋）から積算閾値０に達した場合に極性反転信号ＰＯＬがローレベルからハイレベルに遷移し、逆に書き込み積算値ＷＴが負側（−）から積算閾値０に達した場合に極性反転信号ＰＯＬがハイレベルからローレベルに遷移する。これに対し、図１９Ｂに示す本実施形態６では、書き込み積算値ＷＴが正側（＋）から積算閾値０を過ぎて負側閾値ｔ−に達してから極性反転信号ＰＯＬがローレベルからハイレベルに遷移し、逆に書き込み積算値ＷＴが負側（−）から積算閾値０を過ぎて正側閾値ｔ＋に達してから極性反転信号ＰＯＬがハイレベルからローレベルに遷移する。

図２０は、実施形態６における書き込み積算値演算部の動作を示すフロー図である。図２０では、図１０における「極性反転信号ＰＯＬがハイレベルかつ書き込み積算値ＷＴが０以上であるか否かを判断するステップＳ３１」及び「極性反転信号ＰＯＬがローレベルかつ書き込み積算値ＷＴが０以下であるか否かを判断するステップＳ３３」が、それぞれ「極性反転信号ＰＯＬがハイレベルかつ書き込み積算値ＷＴがｔ＋以上であるか否かを判断するステップＳ４１」及び「極性反転信号ＰＯＬがローレベルかつ書き込み積算値ＷＴがｔ−以下であるか否かを判断するステップＳ４３」に置き換わる点が示されている。その他のステップＳは、図９Ａ、図９Ｂ及び図１０に示す実施形態１と同じである。なお、実施形態１と同様に、図２０において、ステップＳ４３，Ｓ３４を先、ステップＳ４１，Ｓ３２を後としてもよい。

図８Ｂは、実施形態６における垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、フレーム期間ＦＰ、書き込み積算値ＷＴ及び極性反転信号ＰＯＬの一例を示すタイミング図である。図８Ａの実施形態１と図８Ｂの本実施形態６とで、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及びフレーム期間ＦＰは同一である。図８Ａの実施形態１と図８Ｂの本実施形態６とで、両方とも極性反転信号ＰＯＬのハイレベルＨとなる時間とローレベルＬとなる時間とが等しくなるものの、極性反転信号ＰＯＬの切り替え頻度は図８Ｂの本実施形態６の方が少なくなる。

したがって、本実施形態６によれば、極性反転信号ＰＯＬの切り替え頻度を低減できるので、書き込み極性の反転を低減でき、これにより省電力化を達成できる。

次に、本実施形態６を更に具体化した実施例について説明する。

図１６Ｂは、実施形態６の実施例における垂直同期信号、フレーム期間、書き込み積算値及び極性反転信号を示すタイミング図である。本実施例は、実施形態６に実施形態５を組み合わせた構成であり、実施形態６においてｍ＝１の場合すなわち極性反転信号ＰＯＬを切り替えるタイミングを１フレーム遅らせる場合である。

図１６Ｂに示す本実施例では、第ｎフレーム期間ＦＰで書き込み積算値ＷＴが正側（＋）から積算閾値０を過ぎて負側閾値ｔ−に達してから第ｎ＋２フレーム期間ＦＰの立ち上がりで極性反転信号ＰＯＬがローレベルからハイレベルに遷移し、逆に第ｎフレーム期間ＦＰで書き込み積算値ＷＴが負側（−）から積算閾値０を過ぎて正側閾値ｔ＋に達してから第ｎ＋２フレーム期間ＦＰの立ち上がりで極性反転信号ＰＯＬがハイレベルからローレベルに遷移する。

図１６Ｂの本実施例と図８Ｂの実施形態６とで、垂直同期信号ＶＳＹＮＣ及びフレーム期間ＦＰは同一である。極性反転信号ＰＯＬの切り替え頻度は、図１６Ｂの本実施例の方が図８Ｂの実施形態６よりも少なくなる。その理由は、極性反転信号ＰＯＬを切り替えるタイミングを１フレーム遅らせることにより、書き込み積算値ＷＴの絶対値が１フレーム分多くなるので、積算閾値０に達するまでの時間が長くなるからである。

したがって、本実施例によれば、極性反転信号ＰＯＬの切り替え頻度を更に低減できるので、書き込み極性の反転を更に低減でき、これにより省電力化を更に達成できる。

本実施形態６における極性反転制御装置、液晶表示装置、その駆動方法及び駆動プログラムのその他の構成、作用及び効果については、実施形態１のそれらと同様である。

＜総括＞
以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。

本発明は、次のように要約できる。本発明の目的は、液晶パネルへの書き込みフレームレートが動的に変化しても、液晶パネルへの充電極性が偏らない液晶表示装置を、比較的小規模な回路構成の追加及び、比較的省電力で提供することにある。本発明の構成は、外部から入力される同期信号及びクロック信号を検知して、ある時点における液晶パネルへの充電極性の偏りを算出し、その偏りの大きさに応じて、次のフレームを液晶パネルへ書き込む際の書き込み極性を、充電極性の偏りが小さくなるように制御する、というものである。本発明の効果は、部材点数を極力増やさずかつ、一般的に知られている「倍速駆動」に比べて省電力で、毎フレームの書き込み極性を充電極性が偏らないようにでき、焼き付きを防止できる、というものである。

上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。

［付記１］複数の画素を有するとともに、フレーム期間の異なる画素電圧を前記画素に印加し、前記画素電圧を前記画素に印加する際に、前記フレーム期間ごとに第一のレベルと第二のレベルとのどちらかのレベルを採り得る極性反転信号に応じて前記画素電圧の極性を反転させる液晶パネルに対して、
前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間の積算値と前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間の積算値との差が小さくなるように前記極性反転信号の前記レベルを切り替える、
ことを特徴とする液晶表示用の極性反転制御装置。

［付記２］前記フレーム期間を検出するフレーム期間検出部と、
このフレーム期間検出部によって検出された前記フレーム期間について、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間の積算値と前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間の積算値との差である書き込み積算値を算出し、当該書き込み積算値に基づいて前記極性反転信号の前記レベルを切り替える書き込み積算値演算部と、
を備えた付記１記載の液晶表示用の極性反転制御装置。

［付記３］前記書き込み積算値演算部は、前記書き込み積算値が積算閾値に達した場合に、前記極性反転信号の前記レベルを切り替える、
付記２記載の液晶表示用の極性反転制御装置。

［付記４］前記積算閾値は零の値であり、
前記書き込み積算値演算部は、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間を正の値、前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間を負の値として前記書き込み積算値を算出し、当該書き込み積算値が正側又は負側から前記零の値に達した場合に前記極性反転信号の前記レベルを切り替える、
付記３記載の液晶表示用の極性反転制御装置。

［付記５］前記積算閾値は正側閾値と負側閾値とからなり、
前記書き込み積算値演算部は、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間を正の値、前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間を負の値として前記書き込み積算値を算出し、前記書き込み積算値が正側から前記負側閾値に達した場合又は前記書き込み積算値が負側から前記正側閾値に達した場合にのみ、前記極性反転信号の前記レベルを切り替える、
付記３記載の液晶表示用の極性反転制御装置。

［付記６］前記書き込み積算値演算部は、前記極性反転信号の前記レベルを切り替えるタイミングを遅らせる、
付記４又は５記載の液晶表示用の極性反転制御装置。

［付記７］前記フレーム期間検出部は、垂直同期信号及びクロック信号を入力し、連続する二つの前記垂直同期信号で前記フレーム期間を特定し、特定された当該フレーム期間における前記クロック信号をカウントすることにより、前記フレーム期間を検出する、
付記２乃至６のいずれか一つに記載の液晶表示用の極性反転制御装置。

［付記８］前記クロック信号を生成するクロック信号生成部を、
更に備えた付記７記載の液晶表示用の極性反転制御装置。

［付記９］付記１乃至８のいずれか一つに記載の液晶表示用の極性反転制御装置と、
前記液晶パネルと、
を備えた液晶表示装置。

［付記１０］複数の画素を有するとともに、フレーム期間の異なる画素電圧を前記画素に印加し、前記画素電圧を前記画素に印加する際に、前記フレーム期間ごとに第一のレベルと第二のレベルとのどちらかのレベルを採り得る極性反転信号に応じて前記画素電圧の極性を反転させる液晶パネル、
を備えた液晶表示装置を駆動する方法であって、
前記フレーム期間を検出し、
検出した前記フレーム期間について、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間の積算値と前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間の積算値との差が小さくなるように前記極性反転信号の前記レベルを切り替え、
切り替えた前記極性反転信号を前記液晶パネルへ供給する、
ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。

［付記１１］複数の画素を有するとともに、フレーム期間の異なる画素電圧を前記画素に印加し、前記画素電圧を前記画素に印加する際に、前記フレーム期間ごとに第一のレベルと第二のレベルとのどちらかのレベルを採り得る極性反転信号に応じて前記画素電圧の極性を反転させる液晶パネル、
を備えた液晶表示装置を駆動するプログラムであって、
前記フレーム期間を検出する手順と、
検出した前記フレーム期間について、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間の積算値と前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間の積算値との差が小さくなるように前記極性反転信号の前記レベルを切り替える手順と、
切り替えた前記極性反転信号を前記液晶パネルへ供給する手順と、
をコンピュータに実行させるための液晶表示装置の駆動プログラム。

本発明は、例えばビデオゲームの動画表示用の液晶表示装置のように、入力したｆｐｓに伴って表示用のｆｐｓも動的に変化させる液晶表示装置などに利用可能である。

１１，１２，１３，１４ 液晶表示装置
２１，２２，２３，２４ 表示コントローラ
３０ 液晶パネル
３１ ゲートドライバ
３２ ゲート線
３３ ソースドライバ
３４ ソース線
３５ 画素部
３６ 画素
４０ 表示制御信号生成回路
５０ 極性反転制御回路（極性反転制御装置）
５１ フレーム期間検出部
５２ 書き込み積算値演算部
５３ レジスタ
５４ フレーム期間レジスタ
５５ 書き込み積算値レジスタ
６０ ホストプロセッサ
６２ 内部クロック発振器（クロック信号生成部）
ｄａｔａ データ信号
ＶＳＹＮＣ 垂直同期信号
ＤＣＬＫ 基準クロック信号（クロック信号）
ＧＳＰ ゲート線側スタートパルス
ＧＣＬＫ ゲート線側クロック信号
ＳＳＰ ソース線側スタートパルス
ＳＣＬＫ ソース線側クロック信号
ＰＯＬ 極性反転信号
Ｖｄ１，Ｖｄ２，Ｖｄ３ 画像信号の電位
Ｖｃｏｍ コモン電圧
Ｖｄ 画素電圧
ＦＰ フレーム期間
ＷＴ 書き込み積算値
ＣＬＫ 内部クロック信号（クロック信号）
ｔ＋ 正側閾値
ｔ− 負側閾値
１００ 液晶表示装置
１０１ エンドユーザ
１０２ ＧＰＵ
１０３ 表示コントローラ
１０４ 液晶パネル
１０１ａ 操作信号
１０２ａ，１０３ａ 画像データ

Claims (11)

1. 複数の画素を有するとともに、フレーム期間の異なる画素電圧を前記画素に印加し、前記画素電圧を前記画素に印加する際に、前記フレーム期間ごとに第一のレベルと第二のレベルとのどちらかのレベルを採り得る極性反転信号に応じて前記画素電圧の極性を反転させる液晶パネルに対して、
   前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間の積算値と前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間の積算値との差が小さくなるように前記極性反転信号の前記レベルを切り替える、
   ことを特徴とする液晶表示用の極性反転制御装置。
2. 前記フレーム期間を検出するフレーム期間検出部と、
   このフレーム期間検出部によって検出された前記フレーム期間について、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間の積算値と前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間の積算値との差である書き込み積算値を算出し、当該書き込み積算値に基づいて前記極性反転信号の前記レベルを切り替える書き込み積算値演算部と、
   を備えた請求項１記載の液晶表示用の極性反転制御装置。
3. 前記書き込み積算値演算部は、前記書き込み積算値が積算閾値に達した場合に、前記極性反転信号の前記レベルを切り替える、
   請求項２記載の液晶表示用の極性反転制御装置。
4. 前記積算閾値は零の値であり、
   前記書き込み積算値演算部は、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間を正の値、前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間を負の値として前記書き込み積算値を算出し、当該書き込み積算値が正側又は負側から前記零の値に達した場合に前記極性反転信号の前記レベルを切り替える、
   請求項３記載の液晶表示用の極性反転制御装置。
5. 前記積算閾値は正側閾値と負側閾値とからなり、
   前記書き込み積算値演算部は、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間を正の値、前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間を負の値として前記書き込み積算値を算出し、前記書き込み積算値が正側から前記負側閾値に達した場合又は前記書き込み積算値が負側から前記正側閾値に達した場合にのみ、前記極性反転信号の前記レベルを切り替える、
   請求項３記載の液晶表示用の極性反転制御装置。
6. 前記書き込み積算値演算部は、前記極性反転信号の前記レベルを切り替えるタイミングを遅らせる、
   請求項４又は５記載の液晶表示用の極性反転制御装置。
7. 前記フレーム期間検出部は、垂直同期信号及びクロック信号を入力し、連続する二つの前記垂直同期信号で前記フレーム期間を特定し、特定された当該フレーム期間における前記クロック信号をカウントすることにより、前記フレーム期間を検出する、
   請求項２乃至６のいずれか一つに記載の液晶表示用の極性反転制御装置。
8. 前記クロック信号を生成するクロック信号生成部を、
   更に備えた請求項７記載の液晶表示用の極性反転制御装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一つに記載の液晶表示用の極性反転制御装置と、
   前記液晶パネルと、
   を備えた液晶表示装置。
10. 複数の画素を有するとともに、フレーム期間の異なる画素電圧を前記画素に印加し、前記画素電圧を前記画素に印加する際に、前記フレーム期間ごとに第一のレベルと第二のレベルとのどちらかのレベルを採り得る極性反転信号に応じて前記画素電圧の極性を反転させる液晶パネル、
    を備えた液晶表示装置を駆動する方法であって、
    前記フレーム期間を検出し、
    検出した前記フレーム期間について、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間の積算値と前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間の積算値との差が小さくなるように前記極性反転信号の前記レベルを切り替え、
    切り替えた前記極性反転信号を前記液晶パネルへ供給する、
    ことを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
11. 複数の画素を有するとともに、フレーム期間の異なる画素電圧を前記画素に印加し、前記画素電圧を前記画素に印加する際に、前記フレーム期間ごとに第一のレベルと第二のレベルとのどちらかのレベルを採り得る極性反転信号に応じて前記画素電圧の極性を反転させる液晶パネル、
    を備えた液晶表示装置を駆動するプログラムであって、
    前記フレーム期間を検出する手順と、
    検出した前記フレーム期間について、前記極性反転信号が前記第一のレベルの時の前記フレーム期間の積算値と前記極性反転信号が前記第二のレベルの時の前記フレーム期間の積算値との差が小さくなるように前記極性反転信号の前記レベルを切り替える手順と、
    切り替えた前記極性反転信号を前記液晶パネルへ供給する手順と、
    をコンピュータに実行させるための液晶表示装置の駆動プログラム。

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