JP4908985B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置、有機ＥＬディスプレイのようなホールド型の表示装置に係わり、特に大画面と動画の表示に適した表示装置に関する。
液晶表示装置では縦方向に延在して、横方向に配列するデータ信号線と、横方向に延在して縦方向に配列する走査線によって囲まれた多くの画素がマトリクス状に形成されている。走査ドライバによって走査線が選択されると、データドライバから１行分の画像データが、選択された走査線上の画素に一度に書き込まれることになる。ＴＶ用液晶表示装置等では大画面化が進んでいるが、大画面になると走査線の数も多くなる。その一方、１フレームの期間は決められている。したがって、大画面になると画像データを画素に書き込む時間が短くなり、画像の再現が十分でなくなるという現象を生ずる。
画素への書き込み時間が十分にとれない場合の対策として、選択する走査線の直前の走査において予備的な書き込みを行うことによって書き込み時間の不足を補う手段がある。この技術を開示したものとして「特許文献１」があげられる。
また、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置では動画に対しては十分な画質が得られないという問題がある。これは次のような現象である。
表示装置を特に動画表示の観点で分類した場合、インパルス応答型のディスプレイとホールド応答型のディスプレイに大別される。インパルス応答型ディスプレイとは、ブラウン管の発光特性のように、輝度応答が操作直後から低下するタイプであり、ホールド応答型ディスプレイとは、液晶ディスプレイのように、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である。
ホールド応答型ディスプレイの特徴としては、静止画の場合はちらつきのない良好な表示品質を得ることができるが、動画の場合には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、表示品質が低下するという問題がある。この動画ぼやけの発生要因は、物体の移動に伴い、視線を移動する際、輝度のホールドされた表示画像に対して移動前後の表示イメージを観測者が補間する、いわゆる網膜残像に起因するため、表示ディスプレイの応答速度をどれだけ向上させても動画ぼやけは完全には解消しない。これを解決するためには、より短い周波数で表示画像を更新するか、黒画面などの挿入によっていったん網膜残像をキャンセルすることによって、インパルス応答型ディスプレイに近づける方法が有効である。
一方、動画が求められるディスプレイとしてはテレビ受像機が代表的なものであり、その周波数特性は例えばＮＴＳＣ信号で６０Ｈｚ走査、ＰＡＬ信号では５０Ｈｚ走査といったように規格化された信号であり、この周波数に基づき生成した表示画像のフレーム周波数を６０Ｈｚないし５０Ｈｚとした場合、周波数は高くないため、動画にぼやけを生じてしまう。
この動画ぼやけを改善するための手段として、上記より短い周期で画像を更新する技術としては、走査周波数を高めるとともに、フレーム間の表示データに基づき補間フレームの表示データを生成し、画像の更新速度を高める手法（補間フレーム生成方法）がある。この技術を開示したものとして「特許文献２」があげられる。黒フレーム（黒画像）を挿入する技術としては、表示データの間で黒表示データを挿入する技術（以下黒表示データ挿入方式と略す）やバックライトの点灯および消灯の繰り返しをおこなう技術（以下ブリンクバックライト方式と略す）がある。この技術を開示したものとして「特許文献３」があげられる。
特開平８−２４８３８５号公報 特開２００５−６２７５号公報 特開２００３−２８０５９９号公報
上記技術を適用することで、書き込み時間の減少や動画ぼやけを改善しようとすると、新たな問題が生ずる。例えば、上記の動画ぼやけの対策技術の問題点は次ぎのようなものである。
補間フレーム生成手法では、本来存在しない表示データを生成することになるため、より正確なデータを生成しようとすると回路規模が増大してしまう。また、回路規模を抑えると補間ミスが発生する。
一方黒フレームを挿入する手法では、原理的に補間ミスは発生せず、また、回路規模の点でも補間フレーム生成方法に比較して有利である。しかし、黒表示データ挿入方式とブリンクバックライト方式はいずれにおいても黒フレームの分だけ、全階調における輝度が低下してしまう。
黒フレームを挿入する手法を改善したものとして、１フレームを２つのフィールドで形成することによって輝度低下を抑えつつ、黒挿入をおこなう手法がある。すなわち、２つのフィールドメモリを用意し、２つのフィールドの画像データを入力信号の２倍の周波数で液晶ディスプレイに書きこむことによって、２つのフィールドによって一つのフレーム画面を形成する方法である。図２に２つのフィールドの階調と輝度の関係を示す。
図２では２５６階調のグレイスケールを表示するものとしている。第１のフィールドは階調が１７１以下の輝度の場合を受け持つ。輝度が１７１階調以下であれば、第２のフィールドからの出力はゼロでよい。すなわち、１７１階調以下であれば、輝度低下を伴わずに黒挿入をすることが出来る。階調が１７１を超える場合、例えば、図２に示す階調が２００の場合は、第２のフィールドからも画像データは出力されるが、輝度は第１フィールドに比して小さいため、動画ぼやけは軽減することができる。
しかしながら、この方法は１フレームを２つのフィールドで形成するため、画素への画像データ書き込み時間は通常の駆動方式の１／２となり、データ書き込み時間の減少による未書き込み電圧の増加が大きな問題となる。そこで、「特許文献１」の技術を上記１フレームを輝度の異なる２つのフィールドで形成する方法に適用しようとすると、一定の場合には未書き込み電圧がかえって上昇してしまうという問題を生ずる。
本発明は１フレームを明フィールドと暗フィールドの２つのフィールドで形成することにより動画ぼやけを対策するとともに、各画素への書き込み時間が減少する課題への対策として、選択する走査線の直前の走査の時に予備的な書き込みを開始する。一方、暗フィールドにおいては、上記予備的な書き込みの副作用が生ずる場合もあるため、明フィールドのときは、前記予備的な書き込みを行い、暗フィールドの時は前記予備的な書き込みを行わないものである。具体的手段は次のとおりである。
（１）縦方向に延在して、横方向に配列する複数のデータ信号線と、横方向に延在して縦方向に配列する複数の走査線によって囲まれた多くの画素がマトリクス状に形成されており、走査線にゲート電圧が印加されることによって走査線が選択され、各画素にデータ信号線から画素電圧が供給される表示装置において、
入力された１フレームの画像データから比較的輝度の大きなフィールドと比較的輝度の小さなフィールドを形成するデータを作成し、前記比較的輝度の大きなフィールドの画像を形成するときは、画素の接続されている走査線は１フィールド中に連続して２回選択され、前記比較的輝度の小さなフィールドの画像を形成するときは画素の接続されている走査線は１フィールド中に１回選択されることを特徴とする表示装置。
（２）前記表示装置は一定期間、階調の表示を保持するホールド型表示装置であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（３）前記表示装置は液晶表示装置であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（４）前記表示装置は有機ＥＬ表示装置であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（５）縦方向に延在して、横方向に配列する複数のデータ信号線と、横方向に延在して縦方向に配列する複数の走査線によって囲まれた多くの画素がマトリクス状に形成されており、走査線にゲート電圧が印加されることによって走査線が選択され、各画素にデータ信号線から画素電圧が供給される表示装置において、入力された１フレームの画像データから比較的輝度の大きなフィールドと比較的輝度の小さなフィールドを形成するデータを作成し、前記比較的輝度の大きなフィールドの画像を形成するときは、画素は１フィールドの間に２種類の画像電圧がデータ信号線から連続して供給され、前記比較的輝度の小さなフィールドの画像を形成するときは、画素は１フィールドの間に１種類の画像電圧をデータ信号線から供給されることを特徴とする表示装置。
（６）前記表示装置は一定期間、階調の表示を保持するホールド型表示装置であることを特徴とする（５）に記載の表示装置。
（７）前記表示装置は液晶表示装置であることを特徴とする（５）に記載の表示装置。
（８）前記表示装置は有機ＥＬ表示装置であることを特徴とする（５）に記載の表示装置。
（９）縦方向に延在して、横方向に配列する複数のデータ信号線と、横方向に延在して縦方向に配列する複数の走査線によって囲まれた多くの画素がマトリクス状に形成されており、走査線にゲート電圧が印加されることによって走査線が選択され、各画素にデータ信号線から画素電圧が供給される表示装置において、入力された１フレームの画像データから比較的輝度の大きなフィールドと中間的な輝度のフィールドと比較的輝度の小さなフィールドの３つのフィールドを形成するデータを作成し、前記比較的輝度の大きなフィールドの画像を形成するときは、画素の接続されている走査線は１フィールド中に連続して２回選択され、前記比較的輝度の小さなフィールドの画像を形成するときは画素の接続されている走査線は１フィールド中に１回選択されることを特徴とする表示装置。
（１０）前記中間的な輝度のフィールドが前記比較的輝度の大きいフィールドの次にくるときは、画素の接続されている走査線は１フィールド中に１回選択されることを特徴とする（９）に記載の表示装置。
（１１）前記中間的な輝度のフィールドが前記比較的輝度の小さいフィールドの次にくるときは、画素の接続されている走査線は１フィールド中に連続して２回選択されることを特徴とする（９）に記載の表示装置。
（１２）縦方向に延在して、横方向に配列する複数のデータ信号線と、横方向に延在して縦方向に配列する複数の走査線によって囲まれた多くの画素がマトリクス状に形成されており、走査線にゲート電圧が印加されることによって走査線が選択され、各画素にデータ信号線から画素電圧が供給される表示装置において、入力された１フレームの画像データから比較的輝度の大きなフィールドと中間的な輝度のフィールドと比較的輝度の小さなフィールドの３つのフィールドを形成するデータを作成し、前記比較的輝度の大きなフィールドの画像を形成するときは、前記比較的輝度の大きなフィールドの画像を形成するときは、画素は１フィールドの間に２種類の画像電圧がデータ信号線から連続して供給され、前記比較的輝度の小さなフィールドの画像を形成するときは、画素は１フィールドの間に１種類の画像電圧をデータ信号線から供給されることを特徴とする表示装置。
（１３）前記中間的な輝度のフィールドが前記比較的輝度の大きいフィールドの次にくるときは、画素は１フィールドの間に２種類の画像電圧がデータ信号線から連続して供給されることを特徴とする（１２）に記載の表示装置。
（１４）前記中間的な輝度のフィールドが前記比較的輝度の小さいフィールドの次にくるときは、画素は１フィールドの間に２種類の画像電圧がデータ信号線から連続して供給されることを特徴とする（１２）に記載の表示装置。
（１５）縦方向に延在して、横方向に配列する複数のデータ信号線と、横方向に延在して縦方向に配列する複数の走査線によって囲まれた多くの画素がマトリクス状に形成されており、走査線にゲート電圧が印加されることによって走査線が選択され、各画素にデータ信号線から画素電圧が供給される表示装置において、入力された１フレームの画像データから最大輝度のフィールドと最小輝度のフィールドを含む、輝度の異なる４以上のフィールドを形成するデータを作成し、前記フィールドによって画像を形成する場合、特定フィールドの駆動方法は、２フレームを連続してみた場合に、前記特定フィールドの前に、前記特定フィールドよりも低い輝度のフィールドが設定されるときは、前記特定フィールドにおいては、画素の接続されている走査線は１フィールド中に連続して２回選択され、前記特定フィールドの前に、前記特定フィールドよりも輝度の高いフィールドが設定されるときは、前記特定フィールドにおいては、画素の接続されている走査線は１フィールド中に１回選択されることを特徴とする表示装置。
手段（１）から（８）によれば、１フレームを明フィールドと暗フィールドで形成することにより、動画ぼやけを低減させる駆動方式において、各画素へのデータ電圧の書き込み時間が短くなることによる未書き込み電圧を低減し、再現性の良い画像を得ることができる。
手段（９）から手段（１３）によれば、１フレームを輝度の異なる３つのフィールドで形成することにより、画像ぼやけを低減する駆動方式において、各画素へのデータ電圧の書き込み時間が短くなることによる未書き込み電圧を低減し、再現性の良い画像を得ることができる。
手段（１４）によれば、１フレームを輝度の異なる４以上のフィールドで形成することにより、画像ぼやけをさらに低減する駆動方式において、各画素へのデータ電圧の書き込み時間がさらに短くなることによる未書き込み電圧を低減し、再現性の良い画像を得ることができる。
実施例にしたがって、本発明の詳細な内容を開示する。
図１は液晶表示装置の構成を示す図である。本装置はＲＧＢ各色２５６階調で、計１６７７万色の表示に対応したものである。１０１はＲＧＢ各８ビットで計２４ビットで構成される入力表示データ、１０２は入力信号群である。入力信号群１０２は、１フレーム期間（１画面を表示する期間）を規定する垂直同期信号Ｖｓｙｎｃ、１水平期間（１ライン文を表示する期間）を規定する水平同期信号Ｈｓｙｎｃ、表示データの有効期間を規定するディスプレイタイミング信号ＤＩＳＰ、および、表示データと同期した基準クロック信号ＤＣＬＫで構成されるものとする。
１０３は駆動選択信号である。この駆動選択信号１０３に基づき、従来の駆動方式か動画ぼやけを改善した駆動方式かの選択をおこなう。入力表示データ１０１、入力信号群１０２、駆動選択信号１０３は外部システム（例えばＴＶ本体やＰＶ本体、携帯電話本体）から転送される。
１０４はタイミング信号生成回路、１０５はメモリ制御信号群、１０６はテーブルイニシャライズ信号、１０７はデータ選択信号、１０８はデータドライバ制御信号群、１０９は走査ドライバ制御信号群である。データドライバ制御信号群１０８は表示データに基づく階調電圧の出力タイミングを規定する出力信号ＣＬ１とソース電圧の極性を決定する交流化信号Ｍ、表示データと同期したクロック信号ＰＣＬＫで構成され、走査ドライバ制御信号群１０９は１ラインの走査期間を規定するシフト信号ＣＬ３、先頭ラインの走査開始を規定する垂直スタート信号ＦＬＭで構成されるものとする。
１１０は少なくとも表示データの１フレーム分の容量を有するフレームメモリであり、メモリ制御信号群１０５に基づき表示データのリード、ライト処理をおこなう。１１１はメモリ制御信号群１０５に基づき、フレームメモリ１１０から読み出されたメモリリードデータ、１１２はテーブルイニシャライズ信号に基づき、内部に格納されたデータを出力するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、１１３はＲＯＭから出力されるテーブル
データ、１１４は明フィールド変換テーブル、１１５は暗フィールド変換テーブル、１１６は明フィールド表示データである。
各テーブルの値は電源投入時にテーブルデータ１１３に基づく設定がなされるとともに、読み出されたメモリリードデータ１１１は各々のテーブルに設定された値に基づき変換がなされる。明フィールド変換テーブル１１４は明フィールドのためのデータ変換回路の機能を有し、暗フィールド変換テーブル１１５は暗フィールドのためのデータ変換回路の機能を有する。
１１６は明フィールド変換テーブル１１４で変換された明フィールド表示データ、１１７は暗フィールド変換テーブル１１５で変換された暗フィールド表示データである。１１８は表示データ選択回路であり、データ選択信号１０７に基づき、明フィールド表示データ１１６、若しくは暗フィールド表示データ１１７の何れかを選択し出力する。１１９は選択されたフィールド表示データである。
１２０は階調電圧生成回路、１２１は階調電圧である。１２２はデータドライバであり、データドライバ１２２は、階調電圧１２１から正極性、負極性各々２８（２の８乗）＝２５６レベル、合計５１２レベルの電位を生成するとともに、各色８ビットのフィールド表示データ１１９と極性信号Ｍに対応した１レベルの電位を選択し、液晶表示パネル１２６へのデータ電圧として印加する。
１２３はデータドライバ１２２にて生成されたデータ電圧である。１２４は走査ドライバ、１２５は走査ライン選択信号である。走査ドライバ１２４は走査ドライバ制御信号群１０９に基づき走査ライン選択信号１２５を生成し、液晶表示パネルの走査ラインへ出力する。
１２６は液晶表示パネル、１２７は液晶表示パネル１２６の１画素の模式図である。画素１２７は２本の走査線１２８と２本のデータ信号線１２９によって囲まれた領域に形成される。液晶パネル１２６の１画素は、ソース電極、ゲート電極、ドレイン電極からなるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、液晶層、対向電極、から構成される。走査信号をゲート電極に印加することでＴＦＴのスイッチング動作を行い、ＴＦＴが開状態ではデータ電圧がドレイン電極を介して液晶層の一方と接続したソース電極に書き込まれ、閉状態ではソース電極に書き込まれた電圧が保持される。ソース電極の電圧は実際の液晶層を駆動する画素電極である透明電極ＩＴＯの電圧と同じである。この画素電極の電圧をＶｐとし、対向電極電圧をＶｃｏｍとする。液晶層は、画素電極電圧Ｖｐと対向電極電圧Ｖｃｏｍの電位差に基づき偏光方向を変えるとともに、液晶層の上下に配置された偏光板を介することで、裏面に配置されたバックライトからの透過光量が変化し、階調表示を行う。
図２に２つのフィールドの階調と輝度の関係を示す。図２では２５６階調のグレイスケールを表示するものとしている。第１のフィールドは階調が１７１以下の輝度の場合を受け持つ。輝度が１７１階調以下であれば、第２のフィールドからの出力はゼロでよい。すなわち、１７１階調以下であれば、輝度低下を伴わずに黒挿入をすることが出来る。階調が１７１を超える場合、例えば、図２に示す階調が２００の場合は、第２のフィールドからも画像データは出力されるが、輝度は第１フィールドに比して小さいため、動画ぼやけは軽減することができる。
このように、１フレームを明フィールドと暗フィールドによって形成する方法は輝度の低下を伴わずに黒挿入と同様な効果を得ることができるという点で優れた方法ではあるが、液晶表示パネルにフィールド表示データをシステムからの入力表示データの２倍のスピードで書き込まなければならないという問題を生ずる。
すなわち、各フィールドにおいては、走査線１２８が選択されている時間が短いために画像データが十分に書き込まれず、画像が完全に再現できないという現象を生ずる。１フレームを明フィールドと暗フィールドで形成する方法においては、この画像データが十分に書き込まれないという現象は明フィールドの場合と暗フィールドの場合とでは状況が異なる。
すなわち、実際の動作では明フィールドと暗フィールドが交互に表示される。そうすると、明フィールドにおいて、データ電圧Ｖｄを書き込むときは、書き込む前の画素電極の電圧Ｖｐは書き込まれるべきデータ電圧Ｖｄよりも低いことになる。暗フィールドは明フィールドよりも画素電圧Ｖｐは常に低いからである。一方暗フィールドにおいてデータ電圧Ｖｄを書き込む場合は、逆に、書き込む前の画素電圧Ｖｐは書き込まれるべきデータ電圧Ｖｄよりも高い。したがって以下の説明では明フィールドと暗フィールドの場合に分けて説明する。
図３は明フィールドの場合の通常の駆動方法における信号電圧の書き込み状況を示す。この場合の通常の書き込み方法とは、特定ゲート線が選択された時、選択された期間のみにゲート信号Ｖｇを印加し、データ電圧Ｖｄを画素電極に書き込む場合である。以後この書き込み方式をシングルパルス方式という。
図３は、特定の走査線、例えば、図１におけるｎが選択されたとしたとき、画素１２７の電位がどのように変化するかを示すものである。ｎ番目の走査線が選択されてＴＦＴにゲート電圧Ｖｇが印加されている。ＴＦＴがＯＮ状態になり、データ電圧Ｖｄが書き込まれる。図３においては、データ電圧Ｖｄは１つ前の走査線ｎ−１の信号電圧と同じであると仮定している。ＴＦＴがＯＮするとデータ電圧Ｖｄが画素電極に書き込まれるが、画素電極の電位Ｖｐは、回路抵抗、容量等のために、直ちに信号電圧Ｖｄとはならず、コンデンサを充電するようなカーブによって信号電圧Ｖｄに近づく。この場合のゲート電圧印加時間はＶｇｔ１であるが、データ電圧Ｖｄの書き込みには十分な時間ではないため、画素電極電位Ｖｐはデータ電圧Ｖｄと同じにまでには上昇せず未書き込み電圧Ｖｒ１を残してＴＦＴが閉じることになる。すなわち、画像としてはＶｒ１分だけ不正確な画像が表示されることになる。なお、図３におけるＶｓｆはゲート電圧によって画素電圧が変化するいわゆるＶシフトと呼ばれているものである。また、Ｖｃはデータ電圧の中点電位である。すなわち、液晶表示装置では液晶の劣化を防止するために、一定時間ごとにデータ電圧Ｖｄの極性を変化させる、いわゆる交流駆動をおこなうが、Ｖｃは交流駆動されるデータ電圧Ｖｄの中点電位である。
図４は明フィールドにおいて、ソース電極電位が十分に上昇しないことを対策する手法である。図４が図３と大きく異なる点は、ゲート電圧Ｖｇの印加される時間Ｖｇｔ２が図３におけるゲート電圧Ｖｇの印加される時間Ｖｇｔ１の２倍になっていることである。図４の場合もデータ電圧Ｖｄは走査線ｎ−１の場合と走査線ｎの場合とで同じと仮定している。図４では、走査線、例えば図１におけるｎを選択する直前の走査線、例えば図１におけるｎ−１が選択されたときに、同時に走査線ｎに対してもゲート電圧Ｖｇを印加しておく。そうすると、走査線ｎに対応する画素は通常のゲート電圧の印加時間Ｖｇｔ１の２倍の時間であるＶｇｔ２の間、信号電圧Ｖｄを書き込むことができる。以後、この方式をダブルパルス方式という。ダブルパルス方式においては、信号電圧Ｖｄの書き込み時間を長くとることができるため、画素電極電位Ｖｐを信号電圧Ｖｄとほとんど同じレベルにすることが出来る。言い換えれば、図４における未書き込み電圧Ｖｒ２は図３における未書き込み電圧Ｖｒ１に比して大幅に小さくなる。したがって、図３の場合よりも正確な画像を再現することができる。
図３および図４は走査線ｎ−１のデータ電圧Ｖｄと走査線ｎのデータ電圧Ｖｄとが同じであると仮定して説明した。図３および図４の場合は、ダブルパルス方式が最も効果を発揮するケースである。図３および図４と逆のケースで、走査線ｎ−１のデータ電圧Ｖｄがゼロであり、走査線ｎのデータ電圧Ｖｄが特定の電圧である場合のシングルパルス方式とダブルパルス方式の比較を図５および図６に示す。
図５はシングルパルス方式において、走査線ｎ−１のデータ電圧Ｖｄがゼロであり、走査線ｎのデータ電圧Ｖｄが特定の電圧である場合である。図５において、ゲート電圧Ｖｇが印加されるとＶシフトＶｓｆが生じ、データ電圧の中点Ｖｃに画素電極の電圧が引き上げられる。このＶシフトＶｓｆは一定の時間ｔｓｆを要する。一方、図５に示したように、ゲート電圧Ｖｇのパルスはデータ電圧Ｖｄのパルスよりもｔｇｄだけ先に印加される。一般にはｔｓｆのほうがｔｇｄよりも長いため、画素電圧Ｖｐがデータ電圧の中点Ｖｃに達する前にデータ電圧の書き込みが始まることになる。すなわち、画素電圧Ｖｐがデータ電圧の中点Ｖｃに達しなかった分は未書き込み電圧Ｖｒ１が増加することになる。
図６はダブルパルス方式において、走査線ｎ−１のデータ電圧Ｖｄがゼロであり、走査線ｎのデータ電圧Ｖｄが特定の電圧である場合である。この場合は、走査線ｎ−１のデータ電圧Ｖｄがゼロであるから、走査線ｎ−１のデータ電圧Ｖｄによって、走査線ｎのデータ電圧をあらかじめ引き上げておく効果は無い。しかし、走査線ｎ−１が選択されたときにすでに走査線ｎにもゲート電圧Ｖｄが印加されているために、実際に走査線ｎ対応するデータ電圧Ｖｄが書き込まれるときはＶシフトＶｓｆは完全に終わっており、走査線ｎ対応するデータ電圧Ｖｄは中点電位Ｖｃから書きこまれることになる。したがって、画素電圧Ｖｐがデータ電圧の中点Ｖｃに達しなかった分は未書き込み電圧が増加することはない。その分シングルパルス方式の場合に比較してダブルパルス方式の場合の未書き込み電圧Ｖｒ２は小さくすることができる。
図６のケースは明フィールドにおいてダブルパルス方式がもっとも効果を発揮しにくい場合であるが、それでも上記説明のように一定の効果を上げることができる。したがって、明フィールドの場合はすべてのケースにおいて、ダブルパルス方式を用いることによって未書き込み電圧を低減することができる。
ところで、走査線ｎ−１が選択された場合のデータ電圧Ｖｄ（ｎ−１）と走査線ｎが選択された場合のデータ電圧Ｖｄ（ｎ）とは一般には異なる。したがって、ダブルパルス方式におけるこの影響を評価する必要がある。これを評価すると次のとおりである。走査線ｎ−１を書き込む時に同時に走査線ｎに印加されたＶｄ（ｎ−１）によって書き込まれた画素電極電圧Ｖｐは、ゲート電圧印加時間Ｖｇｔ１の間しか保持されない。走査線ｎを書き込む時に、本来のＶｄ（ｎ）の書き込みで上書きされるからである。したがって、Ｖｄ（ｎ−１）の画像に対する影響はほとんど無いと言える。例えば、ＷＸＧＡ方式の画面では走査線は７６８本ある。この場合Ｖｄ（ｎ−１）が印加される時間は１走査期間であるが、Ｖｄ（ｎ）は７６７本の走査線が走査されている時間印加されていることになる。したがって、Ｖｄ（ｎ−１）の画像に対する影響はＶｄ（ｎ）の影響に比べて１／７６７になり、無視できる。したがって、ダブルパルス方式を使用しても画質の劣化は無視できると考えてよい。
次に暗フィールドの場合を説明する。暗フィールドは明フィールドの後に来るため、データ電圧Ｖｄが書き込まれる前の画素電圧Ｖｐは書き込まれるデータ電圧Ｖｄよりも常に高くなっている。
図７はシングルパルス方式の場合のデータ電圧Ｖｄと画素電圧Ｖｐの関係を示したものである。この場合は、書き込まれる前の画素電圧Ｖｐは一定電圧を有している。書き込まれるべきデータ電圧Ｖｄは、走査線ｎ−１の場合も走査線ｎの場合も同じくゼロであると仮定している。ゲート電圧Ｖｇが印加されることにより、画素電圧Ｖｐはデータ電圧Ｖｄ向かって低下するが、ゲート電圧Ｖｇの印加時間Ｖｇｔ１が十分でないために画素電圧Ｖｐがデータ電圧Ｖｄまで低下しない。したがって、未書き込み電圧Ｖｒ１が生ずる。
図８は図７と同様の条件のもとにダブルパルス方式を適用した場合である。書き込まれるべきデータ電圧Ｖｄは、走査線ｎ−１が選択された場合も走査線ｎが選択された場合も同じくゼロであるから、走査線ｎ−１が選択された時点で走査線ｎの画素電圧Ｖｐの低下は始まっている。したがって、走査線ｎの画素に対するデータ電圧Ｖｄの書き込み時間はＶｇｔ１の２倍のＶｇｔ２となり、十分な書き込み時間を確保することができる。したがって、ダブルパルス方式の場合の未書き込み電圧Ｖｒ２はシングルパルスの場合の未書き込み電圧Ｖｒ１に比して大幅に小さくすることが出来る。図８は暗フィールドの場合において、ダブルパルス方式が最も効果を発揮する場合である。
図９は暗フィールドの場合で、シングルパルス方式の場合において、書き込まれるべきデータ電圧Ｖｄが、走査線ｎ−１の場合は一定電圧で、走査線ｎの場合はゼロである場合である。この場合、走査線ｎが選択されると画素電圧ＶｐはＶシフトＶｓｆ分上昇したのち、ゼロに向かって低下する。しかし、ゲート電圧Ｖｇの印加時間Ｖｔｇ１が十分でないため、未書き込み電圧Ｖｒ１が画素電極に残る。
図１０は図９と同じ条件のもとにダブルパルス方式を適用した場合である。書き込まれるべきデータ電圧Ｖｄは走査線ｎ−１の場合は一定電圧であり、走査線ｎの場合いはゼロである。走査線ｎ−１が選択された場合に走査線ｎにもゲート電圧Ｖｇが印加されると、走査線ｎ上の画素電極電圧Ｖｐも一定電圧Ｖｄに向かって上昇する。この場合の走査線ｎ上の画素電圧の上昇をＶｄｄとする。その後、走査線ｎのためのデータ電圧が印加されると画素電極電圧Ｖｐはゼロに向かって下降する。この場合も画素電極が完全にゼロに降下する前にゲート電圧がＯＦＦになって、未書き込み電圧Ｖｒ２が残る。
この場合のダブルパルス方式の問題点は、走査線ｎにデータ電圧Ｖｄ（この場合はゼロ）が印加される前に、走査線ｎ−１のデータ電圧Ｖｄによって、Ｖｄｄ分画素電圧Ｖｐが引き上げられてしまうということである。その結果、シングルパルス方式の場合の未書き込み電圧Ｖｒ１よりもダブルパルス方式の場合の未書き込み電圧Ｖｒ２のほうがＶｄｄ分だけ多くなってしまう。つまり、この場合は、ダブルパルス方式のほうがシングルパルス方式の場合よりも画像の再現性が悪くなる。
以上のように、暗フィールドの場合はダブルパルス方式を採用することによって、未書き込み電圧が減少する場合と増加する場合がある。暗フィールドの場合において、ダブルパルス方式が、未書き込み電圧が増大する場合があるということは、シングルパルスと比較して画面全体としては画質が劣化する場合があるということである。一方、明フィールドの場合はダブルパルス方式を採用すれば未書き込み電圧は常に減少させることができる。したがって、明フィールドの場合はダブルパルス方式を採用することによって、常に画質を向上させることができる。
したがって、本発明は、明フィールドにおいてはダブルパルス方式を採用し、暗フィールドにおいてはシングルパルス方式を採用する。これによって、１フレームを明フィールドと暗フィールドで形成する方式において、データ電圧Ｖｄの書き込み時間の問題を小さくし、画質の向上を図ることができる。
本発明の実施においては、図１のタイミング信号生成回路１０４から、明フィールド表示データを選択するか暗フィールド表示データを選択するかを指示するデータ選択信号１０７と同期して、走査ドライバ制御信号群１０９の一部として走査ドライバ１２４にダブルパルス方式を用いるか、シングルパルス方式を用いるかのデータを送る。本発明は明フィールドにダブルパルス方式を用いることから、ダブルパルス方式が可能な駆動方式、例えば
、列ごと反転方式、フレーム反転方式等と合わせて採用される。
実施例１においては、１フレームを明フィールドと暗フィールドの２つのフィールドに分割することによって動画ぼやけを改善する場合において、信号電圧Ｖｄの書き込み時間が１／２になることによる問題点を対策するものである。図２は１フレームを２つに分割する場合の各フィールドの階調―輝度特性を示すものであるが、図２における階調１７１を超えると、暗フィールドも画像形成に寄与することになるため、完全な黒挿入の効果は得られない。すなわち、階調１７１を超えると動画ぼやけに対する効果は低下する。
動画ぼやけをより木目細かく対策するために、１フレームを３つのフィールドで形成する方法がある。この方法を図１１に示す。図１１において、第１のフィールドの階調―輝度特性はｇ１、第２のフィールドの階調―輝度特性はｇ２、第３のフィールドの階調―輝度特性はｇ３である。また、各フィールドはすべて同じ時間が割り当てられている。なお、第１のフィールド、第２のフィールド、第３のフィールドの順番は動画ぼやけの効果に重要な影響をあたえるが、ここでは、第１フィールド、第２フィールド、第３フィールドの順に画像が表示されると仮定する。
図１１において、階調２００を表示する場合は第１のフィールドと第２のフィールドを使用し、第３のフィールドは黒表示である。すなわち、図２の場合は階調２００を表示する場合は完全な黒挿入は出来ないが、図１１の方法においては階調２００を表示する場合も完全な黒挿入を行うことができ、その分、動画ぼやけも減少させることが出来る。
このように、１フレーム３フィールド方式は動画ぼやけに対しては優れた効果を発揮するが、問題は画素電極へのデータ電圧Ｖｄの書き込み時間が通常の場合の１／３となることである。すなわち、この場合は、未書き込み電圧が実施例１の場合よりもさらに重要な問題となる。したがって、１フレーム３フィールド方式の場合もダブルゲート方式を検討することは重要である。
本実施例では、図１１における階調―輝度特性ｇ１を持つ第１のフィールドは、実施例１における明フィールドと同様であるから、ダブルパルス方式を採用することによって、すべての場合において未書き込み電圧を減少させることができる。したがって、本実施例において、第１のフィールドはダブルパルス方式を採用すればよい。
図１１における階調―輝度特性ｇ２を持つ第２のフィールドは第１のフィールドの後に来るので、実施例１の暗フィールドに対応することになる。したがって、この場合は、ダブルパルス方式とすることによって、未書き込み電圧が減少する場合と、増加する場合とがある。したがって、この場合はダブルパルス方式は採用せず、シングルパルス方式を採用する。
図１１における階調―輝度特性ｇ３を持つ第３のフィールドは第２のフィールドの後に来る。この場合、第２のフィールドを第３のフィールド関係は、第２のフィールドが実施例１における明フィールド、第３のフィールドが実施例１における暗フィールドに対応する。したがって、第３のフィールドも、ダブルパルス方式を採用した場合は未書き込み電圧が上昇する場合も生ずる。よって、第３のフィールドもシングルパルス方式を採用する。
以上のように、１フレームを輝度の異なる３フィールドで形成する場合において、輝度が高い順にフィールドが表示される場合は、最初のフィールドをダブルパルスとし、以後のフィールドをシングルパルスとする。これによって、画像形成に大きな影響をもつ最も輝度が高いフィールドの未書き込み電圧を小さくすることができるとともに、より輝度の低いフィールドにおける黒の沈みの悪化を防止することにより、全体として再現性のよい優れた画像を得ることができる。
１フレームを輝度の異なる３フィールドで形成する場合は、３つのフィールドの順番は色々な場合を設定することができる。実施例２は輝度が高いフィールドの順に表示をする場合であるが、本実施例では、図１１における階調−輝度特性ｇ３をもつ第３のフィールドをフレームの最初に、階調−輝度特性ｇ２をもつ第２のフィールドを２番目に、階調−輝度特性ｇ１をもつ第１のフィールドを３番目に持ってくる場合である。
最初にフィールドは最も輝度の低いフィールドであるが、その直前には、前フレームの最も明るいフィールドが表示されている。したがって、この場合は、実施例１における暗フィールドを同じ状態である。つまり、このフィールドはシングルパルス方式によって駆動するのがよい。
次のフィールドは中間的な輝度を持つフィールドであるが、最初のフィールドと比較すると輝度は高い。したがって、この場合は、実施例１における明フィールドの場合と同じ状況である。つまり、このフィールドはダブルパルス方式で駆動するのがよい。
最後のフィールドは輝度が最も高いフィールドである。この場合は実施例１における明フィールドに相当するものであるからダブルパルス方式で駆動するのがよい。
以上のように本実施例においては、３つのフィールドのうちで、２つのフィールドにおいてダブルパルス方式で駆動することになる。したがって本実施例は、ダブルパルス方式の特徴を出しやすい実施例である。
以上の実施例の説明からわかるように、１フレームを複数の輝度の異なるフィールドによって形成する場合、各フィールドにダブルパルス方式を採用するか、シングルパルス方式を採用するかは、前後のフレームまで考慮にいれて、前のフィールドがより輝度の高いフィールドであるか否かによって決定する。すなわち、前のフィールドが現フィールドよりもより輝度の低いフィールドであればダブルパルス方式を採用し、前のフィールドが現フィールドよりもより輝度の高いフィールドであればシングルパルス方式を採用する。こうすることにより、未書き込み電圧の少ない、再現性の優れた画像を得ることができる。
実施例２および３では１フレームを３つの輝度の異なるフィールドによって形成する例を説明した。一方、動画特性をより木目細かく改善するため、１フレームを４以上の輝度の異なるフィールドで形成する場合もある。この場合は各画素への書き込み時間がさらに短縮されるため、未書き込み電圧の問題はより深刻となる。したがって、ダブルパルス方式とシングルパルス方式の併用によって、最適な駆動方法を設定する必要がある。この場合は最も輝度が高いフィールドについてはダブルパルス方式とすることは実施例１から３の場合と同じである。
他のフィールドについては次のように行う。すなわち、２フレームを組で考え、２フレームを含めて、特定フィールドの前に、特定フィールドよりも輝度の高いフィールドが設定されるときは特定フィールドはシングルパルス方式とする。特定フィールドの前に、特定フィールドよりも輝度の低い輝度のフィールドが設定されるときは特定フィールドはダブルパルス方式とする。
これによって、１フレームを輝度の異なる４以上のフィールドによって形成する場合も、書き込み時間の減少の問題を軽減し、より再現性の高い画像を形成することができる。
以上の実施例では表示装置はＴＦＴを使用した液晶表示装置であるとして説明したが、液晶表示装置と同様にホールド型の表示装置である、ＴＦＴを使用した有機ＥＬ表示装置についても適用することができる。
液晶表示装置の構成である。 実施例１の各フィールドの階調―輝度特性である。 明フィールドにおけるシングルパルス方式の書き込みの例である。 明フィールドにおけるダブルパルス方式の書き込みの例である。 明フィールドにおけるシングルパルス方式の書き込みの他の例である。 明フィールドにおけるダブルパルス方式の書き込みの他の例である。 暗フィールドにおけるシングルパルス方式の書き込みの例である。 暗フィールドにおけるダブルパルス方式の書き込みの例である。 暗フィールドにおけるシングルパルス方式の書き込みの他の例である。 暗フィールドにおけるダブルパルス方式の書き込みの他の例である。 実施例１の各フィールドの階調―輝度特性特性である。
符号の説明
１０１…入力表示データ、１０２…制御信号群、 １０３…駆動選択信号、 １０４…タイミング信号生成回路、 １０５…メモリ制御信号群、 １０６…テーブルイニシャライズ信号、 １０７…データ選択信号、 １０８…データドライバ制御信号群、 １０９…走査ドライバ制御信号群、 １１０…フレームメモリ、 １１１…メモリリードデータ、 １１２…ＲＯＭ、 １１３…テーブルデータ、 １４…明フィールド変換テーブル、 １１５…暗フィールド変換テーブル、 １１６…明フィールド表示データ、 １１７…暗フィールド表示データ、 １１８…表示データ選択回路、 １１９…フィールド表示データ、 １２０…階調電圧生成回路、１２１…階調電圧、 １２２…データドライバ、 １２３…データ電圧、 １２４…走査ドライバ、１２５…走査ライン選択信号、１２６…液晶表示パネル、 １２７…液晶表示パネルの１画素の模式図、 １２８…走査線、 １２９…データ信号線、Ｖｇ…ゲート電圧、Ｖｄ…データ電圧、 Ｖｐ…画素電圧。

Claims (8)

  1. 縦方向に延在して、横方向に配列する複数のデータ信号線と、横方向に延在して縦方向に配列する複数の走査線によって囲まれた多くの画素がマトリクス状に形成されており、走査線にゲート電圧が印加されることによって走査線が選択され、各画素にデータ信号線から画素電圧が供給される表示装置において、
    入力された１フレームの画像データから比較的輝度の大きな第１のフィールドと中間的な輝度の第２のフィールドと比較的輝度の小さな第３のフィールドの３つのフィールドを形成するデータを作成し、
    前記第１のフィールド、前記第２のフィールド、前記第３のフィールドの順に画像が表示される場合、
    前記第１のフィールドの画像を形成するときは、画素の接続されている走査線は１フィールド中に連続して２回選択され、
    前記第２のフィールドの画像を形成するときは、画素の接続されている走査線は１フィールド中に１回選択され、
    前記第３のフィールドの画像を形成するときは、画素の接続されている走査線は１フィールド中に１回選択されることを特徴とする表示装置。
  2. 縦方向に延在して、横方向に配列する複数のデータ信号線と、横方向に延在して縦方向に配列する複数の走査線によって囲まれた多くの画素がマトリクス状に形成されており、走査線にゲート電圧が印加されることによって走査線が選択され、各画素にデータ信号線から画素電圧が供給される表示装置において、
    入力された１フレームの画像データから比較的輝度の大きな第１のフィールドと中間的な輝度の第２のフィールドと比較的輝度の小さな第３のフィールドの３つのフィールドを形成するデータを作成し、
    前記第３のフィールド、前記第２のフィールド、前記第１のフィールドの順に画像が表示される場合、
    前記第３のフィールドの画像を形成するときは、画素の接続されている走査線は１フィールド中に１回選択され、
    前記第２のフィールドの画像を形成するときは、画素の接続されている走査線は１フィールド中に連続して２回選択され、
    前記第１のフィールドの画像を形成するときは、画素の接続されている走査線は１フィールド中に１回選択されることを特徴とする表示装置。
  3. 縦方向に延在して、横方向に配列する複数のデータ信号線と、横方向に延在して縦方向に配列する複数の走査線によって囲まれた多くの画素がマトリクス状に形成されており、走査線にゲート電圧が印加されることによって走査線が選択され、各画素にデータ信号線から画素電圧が供給される表示装置において、
    入力された１フレームの画像データから比較的輝度の大きな第１のフィールドと中間的な輝度の第２のフィールドと比較的輝度の小さな第３のフィールドの３つのフィールドを形成するデータを作成し、
    前記第１のフィールド、前記第２のフィールド、前記第３のフィールドの順に画像が表示される場合、
    前記第１のフィールドの画像を形成するときは、画素は１フィールドの間に２種類の画像電圧がデータ信号線連続して供給され、
    前記第２のフィールドの画像を形成するときは、画素は１フィールドの間に１種類の画像電圧がデータ信号線から供給され、
    前記第３のフィールドの画像を形成するときは、画素は１フィールドの間に１種類の画像電圧がデータ信号線から供給されることを特徴とする表示装置。
  4. 縦方向に延在して、横方向に配列する複数のデータ信号線と、横方向に延在して縦方向に配列する複数の走査線によって囲まれた多くの画素がマトリクス状に形成されており、走査線にゲート電圧が印加されることによって走査線が選択され、各画素にデータ信号線から画素電圧が供給される表示装置において、
    入力された１フレームの画像データから比較的輝度の大きな第１のフィールドと、中間的な輝度の第２のフィールドと、比較的輝度の小さな第３のフィールドの３つのフィールドを形成するデータを作成し、
    前記第３のフィールド、前記第２のフィールド、前記第１のフィールドの順に画像が表示される場合、
    前記第３のフィールドの画像を形成するときは、画素は１フィールドの間に１種類の画像電圧がデータ信号線から供給され、
    前記第２のフィールドの画像を形成するときは、画素は１フィールドの間に２種類の画像電圧がデータ信号線から連続して供給され、
    前記第１のフィールドの画像を形成するときは、画素は１フィールドの間に２種類の画像電圧がデータ信号線から供給されることを特徴とする表示装置。
  5. 縦方向に延在して、横方向に配列する複数のデータ信号線と、横方向に延在して縦方向に配列する複数の走査線によって囲まれた多くの画素がマトリクス状に形成されており、走査線にゲート電圧が印加されることによって走査線が選択され、各画素にデータ信号線から画素電圧が供給される表示装置において、
    入力された１フレームの画像データから最大輝度のフィールドと最小輝度のフィールドを含む、輝度の異なる４以上のフィールドを形成するデータを作成し、
    前記フィールドによって画像を形成する場合、特定フィールドの駆動方法は、２フレームを連続してみた場合に、前記特定フィールドの前に、前記特定フィールドよりも低い輝度のフィールドが設定されるときは、前記特定フィールドにおいては、画素の接続されている走査線は１フィールド中に連続して２回選択され、前記特定フィールドの前に、前記特定フィールドよりも輝度の高いフィールドが設定されるときは、前記特定フィールドにおいては、画素の接続されている走査線は１フィールド中に１回選択されることを特徴とする表示装置。
  6. 前記表示装置は一定期間、階調の表示を保持するホールド型表示装置であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
  7. 前記表示装置は液晶表示装置であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
  8. 前記表示装置は有機ＥＬ表示装置であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
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