JP2004355017A - 液晶表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 表示画像に応じて高画質表示を可能にする。
【解決手段】 信号線駆動回路は、ｐ（ｐは２以上の整数）階調分の画像信号を供給でき、画像信号をｐ階調分の映像を表示するための画像信号とし、静止画を表示する場合は１フレーム期間にわたっては２ｐ階調表示が行われる多階調表示方式を用い、動画を表示する場合は１フレームを少なくとも第１および第２のサブフィールドに分割し、第１サブフィールドには原画像を表示し、第２サブフィールドには補間画像を表示することを特徴とする。
【選択図】 図１７

Description

本発明は、液晶表示装置及びその駆動方法に関する。

従来の画像表示装置としては、画像の書込み後、蛍光体の残光時間のみ発光しつづけるインパルス型表示装置（例えばＣＲＴ）と、新たに画像の書込みが行われるまで前フレームの表示を保持しつづけるホールド型表示装置（例えば液晶表示装置（以下、ＬＣＤと呼ぶ））の２種類に大きく分けられる。

ホールド型表示装置の問題点は動画表示に生じるボケ現象である。ボケ現象は図２０に示すように、動体の動きに眼が追随した場合、前フレームの画像から次フレームの画像へ絵が切り換わる期間も、同じ前フレームの画像が表示され続けられているにもかかわらず、眼が前フレーム画像上を移動しながら観察してしまうことにより発生する。つまり眼の追随運動は連続性があり細かくサンプリングするため、結果として前フレームと次フレームの間の画像を埋めるように観察者が視認することでボケとして観察される。

この問題を解決するために、一方の極性で光の透過をアナログ的に制御し、他方の極性では光を透過させない単安定化液晶材料の動作特性を利用し、１フレームを２つのフィールドすなわち第１および第２のフィールドに分割して、第１のフィールドでは透過、第２のフィールドでは透過しないフィールド反転方式がキャノンより提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ベント配向セルを用いた液晶パネルの表示装置がインターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションより提案されている（例えば、特許文献２参照）。いずれの提案においても画像を表示する期間と黒画像表示期間を設けて、インパルス表示に近づけている。
特開２０００−１００７６号公報 特開平１１−１０９９２１号公報

しかし、前者の提案においては、液晶材料に直流成分が残らないように両極性にかける時間を等しくしなければ成らず、５０％デューティの動作モードになってしまう。ここで次式のようにデューティ比を定義する。

デューティ比 ＝ 表示期間／（表示期間＋非表示期間）×１００−−−（１）
また、後者の提案においては、デューティ比を変えるためには画面分割数を増やさなければならないため、信号線駆動回路のバラツキによる表示むら（繋ぎ合せのような輝度変化が生じる）や、更にはデューティ比を変えるためには走査線駆動周波数を変えなければならず、細かくデューティ比を設定することが困難である。このため、表示画像に応じて高画質表示ができないという問題がある。

また、色を表現するための各色ＲＧＢ（Ｒ＝赤，Ｇ＝緑，Ｂ＝青）の階調数はそれぞれ６４階調（６ビット）の液晶表示装置が多いが、今後８ビット、１０ビットと表示色数が多く求められるようになる。そのため１フレーム期間中に複数回表示を行うフレームレートコントロール（Frame Rate Control（以下、ＦＲＣともいう）)技術を用いて発色数を増やしている。しかし、発明者らの実験において動画での発色数を静止画での発色数より少なくしたとしても、その違いを余り認識できないことが一部確かめられた。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、表示画像に応じて高画質表示が可能な液晶表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にによる液晶表示装置の駆動方法は、第１基板上に形成された走査線と、前記走査線と交差するように前記第１基板上に形成された信号線と、前記走査線と前記信号線の交差点毎に形成された画素と、前記走査線の電圧によって開閉し、前記信号線から信号を前記画素に送出するスイッチング素子と、を複数有するアレイ基板と、第２基板上に形成された対向電極を有する対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間隙に挟持された液晶層と、前記信号線に画像信号を供給するように前記信号線を駆動する信号線駆動回路と、を備えた液晶表示装置の駆動方法において、
前記信号線駆動回路は、ｐ（ｐは２以上の整数）階調分の前記画像信号を供給でき、前記画像信号をｐ階調分の映像を表示するための画像信号とし、静止画を表示する場合は１フレーム期間にわたっては２ｐ階調表示が行われる多階調表示方式を用い、動画を表示する場合は１フレームを少なくとも第１および第２のサブフィールドに分割し、前記第１サブフィールドには原画像を表示し、前記第２サブフィールドには補間画像を表示することを特徴とする。

また、本発明の第２の態様による液晶表示装置は、第１基板上に形成された走査線と、前記走査線と交差するように前記第１基板上に形成された信号線と、前記走査線と前記信号線の交差点毎に形成された画素と、前記走査線の電圧によって開閉し、前記信号線から信号を前記画素に送出するスイッチング素子と、を複数有するアレイ基板と、第２基板上に形成された対向電極を有する対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間隙に挟持された液晶層と、前記信号線に第１乃至第ｍ（ｍは２以上の整数）の信号を供給するように前記信号線を駆動する信号線駆動回路と、走査線信号および出力制御信号に基づいて前記走査線を順次選択し駆動する走査線駆動回路と、画像信号および同期信号に基づいてフレーム画像が動画か静止画かを判別する動き判別処理部と、前記画像信号および前記同期信号ならびに前記動き判別処理部の出力に基づいて、前記第１乃至第ｍの信号および前記走査線信号ならびに前記出力制御信号を生成し、前記第１乃至第ｍの信号を前記信号線駆動回路に送出し、前記走査線信号および前記出力制御信号を前記走査線駆動回路に送出するゲートアレイ部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、高速応答液晶を用いた液晶パネルの表示方式として、信号線駆動回路の駆動周波数を高くすることによって画質を大幅に改善することができる。より具体的には表示画像（静止画及び動画）に応じて画像表示と黒表示のデューティ比を変える手段、または静止画ではＦＲＣを用いた多階調表示及び動画では補間画像を使ったハイリフレッシュ表示手段を用いることによって、静止画では色再現性を良くし、動画では切れを良くする高画質表示を行う。

以下に、図面を参照しつつ本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態は、液晶表示装置であって、この液晶表示装置の構成を図１に示し、この液晶表示装置に係る液晶モジュール（液晶パネルのアレイ構成及び周辺回路）の構成を図２に示す。この第１の実施の形態の液晶表示装置１は、ゲートアレイ１０と、動き判別処理部２０と、液晶モジュール６０とを備えている。

ゲートアレイ１０は、外部から送られてくる画像信号および同期信号ならびに動き判別処理部２０から送られてくる表示方式指示信号に基づいて、第１乃至第ｍの信号、走査線信号、および出力制御信号を生成し、上記第１乃至第ｍの信号を信号線駆動回路８０に送出し、上記走査線信号および出力制御信号を走査線駆動回路７０に送出する。動き判別処理部２０は、上記画像信号および同期信号に基づいて、フレーム画像を所定の間隔で取り込み、連続して取り込んだ２個のフレーム画像間の相関を調べ、上記２個のフレーム画像が動画か静止画かの判別を行う。この判別結果は、表示方式指示信号に含まれた画像情報としてゲートアレイ１０に送出される。

液晶モジュール６０は、液晶パネル６１と、走査線駆動回路７０と、信号線駆動回路８０とを備えている。なお、図２に示すように信号線駆動回路８０と、走査線駆動回路７０はその出力ピン数（例えば２４０ピン出力）と液晶パネルの精細度（例えばＶＧＡでは６４０×３×４８０）によって、駆動回路が幾つ配置（例えば横８個、縦２個）されるかが決まる。図２においては、液晶モジュール６０は、複数の走査線駆動回路７０_１，７０_２と、複数の信号線駆動回路８０_１，８０_２とを備えるように構成されている。液晶パネル６１は、アレイ基板（図示せず）と、対向基板（図示せず）と、これらの基板間に挟持された液晶層とを備えている。上記アレイ基板は、第１透明基板（図示せず）上に形成された複数の走査線６２と、これら複数の走査線と交差するように上記第１透明基板上に形成された複数の信号線６３と、これらの走査線と信号線との交差点毎に形成された画素電極（画素ともいう）６４と、画素電極に対応して設けられ、対応する走査線の電圧によって開閉し、対応する信号線からの画像信号を対応する画素電極に送出するスイッチング素子（ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）)６５と、を備えている。ＴＦＴ６５は、ゲートが対応する走査線６２に接続され、ソースが対応する信号線６３に接続され、ドレインが対応する画素電６４に接続された構成となっている。上記対向基板は、上記画素電極に対向するように対向電極が第２透明基板上に設けられている。走査６２は走査線駆動回路７０_１，７０_２によって駆動され、信号線６３は信号線駆動回路８０_１、８０_２によって駆動される。

液晶パネル６１内の液晶材料はどのようなものであってもよいが、１フレーム期間中に表示を複数回切り換える本発明においては高速応答性のものが好ましい。例えば強誘電性液晶材料，電場を印加することにより誘起される自発分極を有する液晶材料（例えば反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）），Ｉｓｏ．−Ｃｈ−ＳｍＣ＊層転移系列を有する強誘電性液晶材料を単安定化された液晶材料，ＯＣＢ(Optically Compensated Bend)モードなどが用いられる。また液晶パネル６１への２枚の偏光板の貼り方によって、電圧無印加時に光を透過しないモード（ノーマリーブラック）や光を透過するモード（ノーマリホワイト）に設定することができる。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にＡＦＬＣを使った場合の配向状態を示しており、図４には２枚の偏光板をクロスニコルに配置した場合の電圧−透過率曲線を示してある。図３（ａ）に示すように電圧無印加時には液晶分子は互い違いに並んで、自発分極を打ち消しており、光が透過しないため黒表示となるが、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように電圧を正極性側あるいは負極性側に印加すると、液晶は一方向に配列し、光軸が回転して透過モードとなる。ＴＮモードが異なる点は電圧の極性によって液晶の配列が異なるだけであり、本発明において特に問題ではない。また、電極間に印加する電圧の強度によって、電圧無印加状態、正電圧印加状態、負電圧印加状態、という３つの配向だけでなく、これらの中間の配向を任意にとることができる。

図１に示してあるように、外部から入力された画像信号と同期信号は液晶表示装置１のゲートアレイ１０及び動き判別処理部２０に入力される。動き判別処理部２０では入力された画像が動画か静止画かの判別を行う。動き判別処理部２０はどのようなものであってもよい。例えば図５に示すように３つのフレームメモリ２３_１、２３_２，２３_３を有し、第１のフレームメモリ２３_１から第３のフレームメモリ２３_３へ入力切換スイッチ２１を介して繰り返し画像が入力される構成であっても良い。例えば第１のフレームメモリ２３_１へ入力、第２のフレームメモリ２３_２へ入力終了後、第３のフレームメモリ２３_３へ画像を入力していくのと同時に第１のフレームメモリ２３_１内の画像と第２のフレームメモリ２３_２内の画像との相関を差分検出および判別部２５で調べる。どのフレームの相関を調べるかは入力切換スイッチ２１から現在どのフレームメモリに画像が入力されているかを指示するフレームメモリ選択信号を差分検出および判別部２５へ送信することで選択されていないフレームメモリが対象となる。差分検出は画面全体もしくはブロック単位で行ってもよく、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素全てのビットを調べなくても上位ビットのみを検出してもよい。これによって得られた差分信号がある閾値よりも大きい場合には動画と判別し、小さい場合は静止画と判別する。判別結果は表示方式指示信号としてゲートアレイ１０に送られる。ゲートアレイ１０では表示方式指示信号を受けて第１から第ｍまでの信号（画像信号と、水平同期信号（以下STHともいう）と、水平方向クロック（以下Ｈclkともいう）とを含む）、走査線信号（垂直同期信号（以下STVともいう）、垂直方向クロック（以下Ｖclkともいう））、および出力制御信号を液晶モジュール６０へ送信する。

次に液晶モジュール６０内の周辺回路について説明する。通常液晶モジュール６０は液晶パネル６１とその周辺回路によって構成されており、周辺回路としては信号線駆動回路８０及び走査線駆動回路７０がある。走査線駆動回路７０は、シフトレジスタを有している。図６に示すように、走査線信号が走査線駆動回路７０に入力されると、走査線駆動回路７０内のシフトレジスタによって垂直同期信号ＳＴＶがラッチされた後、垂直方向クロックＶclkに応じて垂直同期信号ＳＴＶとパルス幅が同等の信号（以下、書込み信号と呼ぶ）が順次シフトされてシフトレジスタ内に転送されていく。

一方、出力制御信号は走査線駆動回路７０の出力を制御するものである。出力制御信号がＯＮのときに書込み信号が上記シフトレジスタに入力された場合には走査線の書込みが行われ（図６（ｇ）参照）、出力制御信号がＯＦＦのときに書込み信号が上記シフトレジスタに入力された場合には、走査線の書込みが行われない（図６（ｆ）参照）ように走査線駆動回路７０は構成されている。なお、図６（ｆ）の波線の電圧波形は、出力制御信号がＯＮのときに走査線に現れるであろう電圧波形を示している。

このような制御方法を基本構成とし、１つの走査線駆動回路を幾つかのブロックに分けて出力制御を行う場合でも上記と同様の動作を行うことができる。また、走査線駆動回路毎に異なる出力制御信号を入力することで、例えば図２に示す走査線駆動回路７０_１は出力をＯＦＦとし、走査線駆動回路７０_２は出力をＯＮにすることもできる。以下の実施の形態においてもこの制御方法を用いて各走査線の書込みを制御するものとする。

次に、本実施の形態の液晶表示装置において、ノーマリーブラックとしたときの、動画において５０％デューティ、静止画において１００％デューティの表示を行う駆動方法について説明する。常時点灯式のバックライトを使用した場合、黒表示にするために画素間は無電圧状態にしなければならない。そこで図７（ａ）に示すように画面半分の走査線まで書込みが終了した時点で、１番目の走査線を選択し、第２の信号である黒信号を１番目の走査線に接続されている画素に書込む。同様に図７（ｂ）に示すように、Ｇallを全走査線数とすると、Ｇall／２＋１番目の走査線上の画素へ第１の信号を書込み、引き続き２番目の走査線上の画素へ第２の信号を書込む。続いて図７（ｃ）に示すようにＧall番目の走査線上の画素へ第１の信号を書込み、引き続きＧall／２−１番目の走査線上の画素へ第２の信号を書込む。次に図７（ｄ）に示すように１番目の走査線上の画素へ第１の信号を書込み、引き続きＧall／２番目の走査線上の画素へ第２の信号を書込む。そして図７（ｅ）に示すようにＧall番目までの走査線上の画素へ第１の信号を書込み、Ｇall番目の走査線上の画素へ第２の信号を書込む。なお、図７（ｆ）は、１００％デューティの静止画を示しており、この場合には黒表示を行わない。

このように第２の信号を書込むタイミングを変えることによって、デューティ比を変えられる。５０％デューティの場合の信号線への信号波形は図８（ａ）に示すように第１の信号（画像信号）と第２の信号（黒表示信号）が交互に周期的に繰り返されて信号線に供給されている。また映像信号は第１の信号と第２の信号の２種類を用いているため、従来の表示信号の２倍の周波数で信号線に供給されるが、走査線の周波数は高くならない。走査線は、１番目からＧall番目の走査線まで順次選択され、Ｇall番目の走査線の後には１番目の走査線が選択される構成となっている。。そして、１フレーム期間に同一の走査線が２回選択される構成となっており（図８（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照）、各走査線に接続された画素は、１フレーム期間の最初の半分で画像が表示され、後の半分で黒表示される（図８（ｅ）、（ｆ）参照）。

次に、デューティ比の可変率について説明する。このデューティ比の可変率は液晶表示パネル６１の走査線数によって決まる。例えば走査線数が４８０本のＶＧＡを用いた場合は１／４８０％デューティから１００％デューティまで１／４８０％間隔で調整（調整精度は４８０）でき、走査線数が１０３５本のハイビジョン方式を用いた場合は１／１０３５％デューティから１００％デューティまで１／１０３５％間隔で調整（調整精度は１０３５）できる。走査線数と調整精度および最小デューティとの関係を図９に示す。調整精度は走査線数に比例するが、最小デューティは走査線数に反比例する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、表示画像に合わせてデューティ比を容易に変えることができ、高画質表示が可能となる。なお、黒画像表示期間を設けることが可能となるのでボケが生じるのを防止することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。この実施の形態は、液晶表示装置の駆動方法であって、駆動される液晶表示装置は、第１の実施の形態のように書込み期間が半分になることで応答不足が生じる液晶材料を用いた以外は、第１の実施の形態の液晶表示装置と同一の構成となっている。

この第２の実施の形態の駆動方法は、画像信号である第１の信号および黒表示信号である第２の信号の他にリセット信号である第３の信号を用いるものである。この第３の信号は、図１０（ａ）に示すように第１の信号である画像信号を画素へ書込む前段階で、高電位側のリセット信号（ＡＦＬＣでは白表示になる）として書込まれ、これにより応答性を高くすることができる。リセット信号による表示への影響はリセット後、短期間に画像信号を書込むため、白表示が視認されることはない。また、この実施の形態においては、書込み期間（走査線の電圧波形の幅）が従来の場合の１／３と短くなるが、リセットによる効果が書込みを改善できる範囲内でこの実施の形態の駆動方法は使用できる。本実施の形態においては第１乃至第３の信号が３つずつの繰返し周期で信号線に供給されており、信号線駆動回路８０の駆動周波数は従来の３倍になっているが、走査線駆動回路７０の周波数は高くならない。なお、この実施の形態においては、各走査線に接続された画素の１フレーム期間は、画像表示期間，黒表示期間、およびリセット期間からなっている（図１０（ｅ），（ｆ）参照）。

この第２の実施の形態によれば、表示画像に合わせてデューティ比を容易に変えることができるとともに、ボケが生じるのを防止することができる。これにより、高画質表示が可能となる。また、この第２の実施の形態の駆動方法は、書込み期間が短くなることで応答不足が生じる液晶材料を用いた液晶表示装置にも適用することができる。

（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。第１及び第２の実施の形態のように画像信号が多く入力されると、それだけ信号線駆動回路の消費電力が高くなる。そこで低消費電力化した駆動方法を第３の実施の形態として説明する。この第３の実施の形態の駆動方法が用いられる液晶表示装置は、点滅式のバックライトを使用している以外は第１の実施の形態の液晶表示装置と同じ構成となっている。

本実施の形態の駆動方法は、表示方式と原画像の作成方式が異なる場合に発生しうる斜め現象においても効果がある。この斜め現象は特に動体の速度の速い場合に現れる。図１１（ａ），（ｂ）に示すように表示画面内で白い四角い箱１００が画面左から右へ高速に移動する場合を考える。表示方式が面順次方式（画面を一括して表示する）で、原画像が線順次方式（ＣＣＤカメラ等で撮影された画像）の場合には、図１１（ｃ）に示すように画面上下で作成の時間が異なるため、画面左上から右下にかけて斜めになる。一方、表示方式が線順次方式（ＣＲＴやＬＣＤ）で、原画像が面順次方式（映画などのフィルム撮影やＣＧ（Computer Graphics)技術により場面を一コマずつ作成）の場合には、画面上下で作成の時間が同じにもかかわらず表示時に画面上下で時間的差が生じるため、図１１（ｄ）に示すように画面右上から左下にかけて斜めになる。これらの現象が顕著になるのは画面サイズが横方向に長く且つ動体速度が速い場合である。例えば、ハイビジョン方式において画面左から右に１秒で移動する動体においては約１．７°の傾斜が生じる。上記問題は表示方式と原画像の作成方式が同じ場合は発生しない。

そこで、原画像を面順次方式で作成した場合を例にとって本実施の形態の駆動方法を図１２を参照して説明する。

本実施の形態の駆動方法は、図１２に示すように、１フレーム期間の最初の１／４の期間（第１サブフィールド）に画面上半分もしくは画面下半分のうちの一方の走査線（図１２においては、１〜Ｇall/２番目の走査線）上の画素に第１の信号（画像信号）の書込みを行い、次の１／４期間（第２サブフィールド）に他方の画面半分の走査線（図１２においては、Ｇall/２＋１〜Ｇall番目の走査線）上の画素に第２の信号（黒表示信号）の書込みを行い、更に次の１／４の期間（第３サブフィールド）に上記他方の画面半分の走査線上の画素に第１の信号の書込みを行い、残りの１／４の期間（第４サブフィールド）に上記一方の画面半分の走査線上の画素に第２の信号の書込みを行う構成となっている。そして、第１の信号の書込み期間はバックライトをＯＦＦとして表示を行わず、画面上半分もしくは画面下半分の走査線上の画素への書込みが終了後にバックライトをＯＮとする（図１２（ｉ）参照）。図１２においては、１フレーム期間の中で第２および第４サブフィールドでバックライトをＯＮとする。

また、画素のリセット信号すなわち本実施の形態においては黒表示にする信号のタイミングは、バックライトをＯＮとするタイミングとすればよい。バックライトをＯＮにするタイミングは液晶の応答がほぼ終了した段階であることが好ましいが、リセットするタイミングについては黒表示となるため、余り問題とはならない。

図１３は本実施の形態の駆動方法によって表示される表示画像の一例を示しており、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１２に示す第１乃至第４サブフィールドに対応する画面をそれぞれ表している。図１３から分かるように同位相の画面が一括して表示されているため、傾く現象が生じない。また、本実施の形態においては２５％デューティとなっており、速い動きを表示する場合に効果的である。

図１４は本実施の形態の駆動方法によって遅い動きを表示する場合の波形図である。この場合、１フレーム期間が第１乃至第４のサブフィールドに分割され、第１のサブフィールドで１〜Ｇall/２番目の走査線上の画素に第１の信号を書込み、第２のサブフィールドの終了直前にＧall/２＋１〜Ｇall番目の走査線上の画素に第２の信号を書込み、第３のサブフィールドでＧall/２＋１〜Ｇall番目の走査線上の画素に第１の信号を書込み、第４のサブフィールドの終了直前に１〜Ｇall/２番目の走査線上の画素に第２の信号を書込むように構成されている。このように駆動したとしても動きが遅いため画像が傾くことが問題にならない。つまり、１フレーム期間中のある期間において位相が１フレーム分ずれた画面が同時に表示されていたとしても視認され難い。

図１５は上記駆動方法によって表示される表示画像の一例を示しており、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図１４に示す第１乃至第４サブフィールドにそれぞれ対応している。第２フィールドでは画面下半分の画像が画面上半分の画像に対して１フレーム前の画像であるため、わずかずれて表示されている（図１５（ｂ）参照）。しかし、動きが遅いため移動量が小さく傾く現象が視認され難い。この実施の形態の駆動方法を用いると５０％デューティとして、輝度を高くすることができる。

このように信号線駆動回路８０での画像の書込み回数が少なくなることと、バックライトを点滅させることで消費電力を低減することができる。なお、この実施の形態の駆動方法においても、表示画像に合わせてデューティ比を容易に変えることができるとともに、ボケが生じるのを防止することができる。これにより、高画質表示が可能となる。

（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態について説明する。この実施の形態は、液晶表示装置の駆動方法であって、第３の実施の形態の駆動方法において、上述のリセット信号を中間調レベルの信号とすることで、黒表示の代わりに中間調グレー表示を用いる構成となっている。本実施の形態においては、コントラストの低下につながるが、周辺輝度と表示輝度の差が大きくなるとコントラスト弁別閾が低下することが分かっている。特に周辺輝度が高くなるとその影響は大きい。例えば表示輝度に対して周辺輝度が１０倍になると人の視感度能力（コントラスト弁別値）は約８０％に下がる。ただしこれは表示輝度の絶対値にも依存するため、一意には決められない。本実施の形態の駆動方法が用いられる液晶表示装置としては使用者がコントラストに対して明るさを優先する場合に、見やすくなるように調整できる構成になっている。そこで図１６に示すように、本実施の形態の駆動方法が用いられる表示装置１Ａは、挿入すべきグレーレベル画像を作成するための挿入グレーレベル画像信号発生部９０を、図１に示す液晶表示装置１に新たに備えた構成となっている。ここでは中間調のラスタ画像を作成し、このラスタ画像をゲートアレイ１０へ送出し、第３の信号として液晶モジュール６０へ送信する。

前述したようにどの中間調を選択するかは使用者が決定してもよいし、パネル周辺部に光検出部（例えばフォトディテクタと電流電圧変換器を用いて信号として取り出せる）を設け、周辺輝度に応じて調整してもよい。

この実施の形態の駆動方法においても、表示画像に合わせてデューティ比を容易に変えることができるとともに、ボケが生じるのを防止することができる。これにより、高画質表示が可能となる。

（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態について説明する。この実施の形態は、液晶表示装置の駆動方法であって、中間調の表示方式を利用するものである。色を表現するための各色ＲＧＢ（Ｒ＝赤，Ｇ＝緑，Ｂ＝青）の階調数がそれぞれ６４階調（６ビット）で表示できる信号線駆動回路を用いた場合、それ以上の中間調を表示するためには１フレーム期間中に複数回表示を行うＦＲＣ技術が広く使われている。本実施の形態の駆動方法は、静止画においてＦＲＣ技術を使用し、動画において画面を書き換えるリフレッシュレートの方を高くした構成となっている。静止画においては中間調が多い方が画質を良くすることができるが、動画においては階調数よりも画面を書き換えるリフレッシュレートの方を高くする方が画質改善にとって効果がある。そこで本実施の形態においては、図１７に示すように、静止画では第１の信号と第２の信号ともに６４階調レベルの信号を入力して１２８階調表示を行い、動画では第１の信号と第２の信号ともに６４階調レベルの信号であるが、時間的位相のずれた画像を送信することで、６４階調レベルのハイリフレッシュ（１２０Ｈｚ）表示を行う。すなわち１フレームを２枚のサブフィールド画像で構成して、第１サブフィールドには第１の信号として原画像を、第２のサブフィールドには第２の信号として補間画像を表示する。更に信号線駆動回路が４倍速まで高速書込み可能な場合は、静止画像として２５６階調表示を、動画としては１フレームを４つのサブフィールドに分割し、第１サブフィールドには第１の信号として原画像を表示し、第２、第３、第４サブフィールドには位相の異なる補間画像をそれぞれ表示する２４０Ｈｚリフレッシュレート表示としても良い。また、図１８に示すように、第１サブフィールドには第１の信号として原画像を、第３サブフィールドには第２の信号として補間画像を、第２及び第４サブフィールドには第３の信号として黒画像を表示することによって、１２０Ｈｚリフレッシュレートでありながら、より高画質な動画表示を行うこともできる。

ここで入力信号源が６０Ｈｚリフレッシュレートの信号における補間画像の作成について説明する。ＭＰＥＧ４における動きベクトルから変化領域と変化後の画像情報を抜き出し、変化領域についてはフレームメモリ内（図５に示すフレームメモリを使用できる）の画像情報と置き換える方式（特願平１１−８９３２７号公報参照）や内挿方式（特開平７−１０７４６５号公報参照）があげられる。ここでは詳細の説明は省略するが、図１９に示すように差分検出および判別機能と補間画像生成機能を有する差分検出＋判別＋補間画像生成部２７によって、表示方式の決定と補間画像の生成を行う。決定された表示方式を示す表示方式指示信号と生成された補間画像はゲートアレイ１０に送られ、その後液晶モジュール６０へ送信される。

この第５の実施の形態においても、高画質表示が可能となる。

なお、上記第１乃至第５の実施の形態においては、信号線駆動回路が各信号線に第１乃至第ｍ（ｍは２以上の整数）の信号を供給するように構成されていた。各画素におけるこの第１乃至第ｍの信号の表示期間について以下に説明する。

画素へ第１の信号書込みから再度第１の信号を書込むまでを１フレーム期間とし、信号線に第２乃至第ｍの信号をそれぞれｎ回（ｎは２以上の整数）印加する場合を考える。例えばｍ＝３，ｎ＝４とすると、信号の種類としては第１，第２，第３の信号があり、第１の信号（画像信号）は画素毎に書込まれる信号であるため、列方向に配列された画素数Ｐｘｖ回入力され、第２の信号及び第３の信号は４回ずつ任意の間隔で入力される。すなわち信号線へ供給される信号の総数Ｓｎは次式で表される。

Ｓｎ＝Ｐｘｖ＋４×２ −−−（２）
この場合第２の信号の入力回数と第３の信号の入力回数を夫々ｎ₂，ｎ₃と異ならせることもできその場合はＳｎは（３）で表される。

Ｓｎ＝Ｐｘｖ＋ｎ₂＋ｎ₃ −−−（３）
第２及び第３の信号の入力タイミングであるが、これは画像に応じて変えることができ、第１の信号を入力後の信号数をｋ₂，ｋ₃（添え字は夫々第２の信号、第３の信号を意味する）とすると、各画素における第１の信号の表示期間Ｔ₁、第２の信号の表示期間Ｔ₂、及び第３の信号の表示期間Ｔ₃は以下の式（４）から（７）で表される。ここでＴ_totalは１フレーム期間を示す。

Ｔ_total＝Ｔ₁＋Ｔ₂＋Ｔ₃ −−−（４）
Ｔ₁＝Ｔ_total×（ｋ₂／Ｓｎ） −−−（５）
Ｔ₂＝Ｔ_total×（（ｋ₃−ｋ₂）／Ｓｎ） −−−（６）
Ｔ_３＝Ｔ_total×（（Ｓｎ−ｋ₃）／Ｓｎ） −−−（７）
上記の例においては第２の信号に引き続き第３の信号を書込む表示方法について説明している。

また、画像によって表示方法を異ならせる方法は、例えば動画で５０％デューティの表示を行う場合には、第２の信号として黒表示信号を入力する。この場合用いている液晶表示装置がノーマリーブラックの場合は、液晶材料に電圧がかからない電圧をリセット信号とすることもできる。液晶表示装置によって駆動方法が異なるが、常時バックライトを点灯している液晶表示装置を用いた場合、各画素において画像書込みと黒表示を順次行って行かなければならない。すなわち第１の信号を画像信号、第２の信号を黒表示信号とし、各画素の第１の信号間に第２の信号を入力することで実施する。ある画素についてみてみると第１の信号を入力後、Ｔ_total／２後の第２の信号を書込むことになる。またこの場合のＳｎ，Ｋ₂，Ｔ₁はそれぞれ式（８）から（１０）で表される。

Ｓｎ＝Ｐｘｖ＋Ｐｘｖ＝２Ｐｘｖ−−−（８）
ｋ₂＝Ｐｘｖ−−−（９）
Ｔ₁＝Ｔ_total×（ｋ₂／Ｓｎ）＝Ｔ_total／２−−−（１０）
また、表示する画像が全体的に暗い、もしくは反射型液晶表示装置において周辺からの外光が少ない場合において画面全体の輝度を上げるために第２の信号として黒表示ではなく中間調のグレー表示を行ってもよい。

また、静止画と動画で発色数とリフレッシュレートを変えるために、静止画においては第１の信号及び第２の信号ともに８ビットの画像信号、Ｔ₁＝Ｔ_total／２とし、１フレームに亘っては９ビットのＦＲＣ表示方法になっており、動画においては第１の信号を８ビットの画像信号、第２の信号と黒表示、Ｔ₁＝Ｔ_total／２とし、５０％デューティの表示方法にすることも可能であり、また、第１の信号と第２の信号を時間的に位相のずれた画像信号とすることで、ハイリフレッシュレート表示方法が可能になる。

以上述べたように本発明の各実施形態によれば、高速応答液晶を用いた液晶パネルの表示方式として、信号線駆動回路の駆動周波数を高くすることによって画質を大幅に改善することができる。より具体的には表示画像（静止画及び動画）に応じて画像表示と黒表示のデューティ比を変える手段、または静止画ではＦＲＣを用いた多階調表示及び動画では補間画像を使ったハイリフレッシュ表示手段を用いることによって、静止画では色再現性を良くし、動画では切れを良くする高画質表示を行う。

本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の構成を示す図。 本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置のアレイ構成を示す図。 反強誘電性液晶材料の配向を示す図。 反強誘電性液晶材料の電圧−透過曲線を示す図。 第１の実施の形態にかかる動き判別処理部の構成を示す図。 第１の実施の形態にかかる走査線駆動回路の動作を説明する電圧波形図。 図６に示す走査線駆動回路の動作によって表示される表示画面を示す図。 第１の実施の形態の動作を説明する信号波形図。 第１の実施の形態における走査線数と調整精度及び最小デューティ（％）の関係を示す図。 本発明の第２の実施の形態の動作を説明する信号波形図。 画像作成方式と表示方式が異なることによる画質劣化（斜め現象）を説明する図。 本発明の第３の実施の形態の駆動方法の動作を説明する信号波形図。 図１２に示す動作によって表示される表示例を示す図。 第３の実施の形態の駆動方法の動作を説明する信号波形図。 図１４に示す動作によって表示される表示例を示す図。 本発明の第４の実施の形態の駆動方法に用いられる液晶表示装置の構成を示す図。 本発明の第５の実施の形態の駆動方法の動作を説明する信号波形図。 本発明の第５の実施の形態の駆動方法の動作を説明する信号波形図。 本発明の第５の実施の形態の駆動方法に用いられる液晶表示装置の構成を示す図。 ホールド特性による画像のボケ現象を説明する図。

符号の説明

１ 液晶表示装置
１０ ゲートアレイ
２０ 動き判別処理部
６０ 液晶モジュール
６１ 液晶パネル
６２ 走査線
６３ 信号線
６４ 画素（画素電極）
６５ スイッチング素子
７０ 走査線駆動回路
８０ 信号線駆動回路

Claims (2)

1. 第１基板上に形成された走査線と、前記走査線と交差するように前記第１基板上に形成された信号線と、前記走査線と前記信号線の交差点毎に形成された画素と、前記走査線の電圧によって開閉し、前記信号線から信号を前記画素に送出するスイッチング素子と、を複数有するアレイ基板と、
   第２基板上に形成された対向電極を有する対向基板と、
   前記アレイ基板と前記対向基板との間隙に挟持された液晶層と、
   前記信号線に画像信号を供給するように前記信号線を駆動する信号線駆動回路と、
   を備えた液晶表示装置の駆動方法において、
   前記信号線駆動回路は、ｐ（ｐは２以上の整数）階調分の前記画像信号を供給でき、前記画像信号をｐ階調分の映像を表示するための画像信号とし、静止画を表示する場合は１フレーム期間にわたっては２ｐ階調表示が行われる多階調表示方式を用い、動画を表示する場合は１フレームを少なくとも第１および第２のサブフィールドに分割し、前記第１サブフィールドには原画像を表示し、前記第２サブフィールドには補間画像を表示することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
2. 第１基板上に形成された走査線と、前記走査線と交差するように前記第１基板上に形成された信号線と、前記走査線と前記信号線の交差点毎に形成された画素と、前記走査線の電圧によって開閉し、前記信号線から信号を前記画素に送出するスイッチング素子と、を複数有するアレイ基板と、
   第２基板上に形成された対向電極を有する対向基板と、
   前記アレイ基板と前記対向基板との間隙に挟持された液晶層と、
   前記信号線に第１乃至第ｍ（ｍは２以上の整数）の信号を供給するように前記信号線を駆動する信号線駆動回路と、
   走査線信号および出力制御信号に基づいて前記走査線を順次選択し駆動する走査線駆動回路と、
   画像信号および同期信号に基づいてフレーム画像が動画か静止画かを判別する動き判別処理部と、
   前記画像信号および前記同期信号ならびに前記動き判別処理部の出力に基づいて、前記第１乃至第ｍの信号および前記走査線信号ならびに前記出力制御信号を生成し、前記第１乃至第ｍの信号を前記信号線駆動回路に送出し、前記走査線信号および前記出力制御信号を前記走査線駆動回路に送出するゲートアレイ部と、
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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