JPH05108033A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中間階調を表示する液晶表示装置において、
フリッカや表示むらや液晶の劣化を抑えて良好な画像表
示を実現する。 【構成】 駆動回路６は、行ｎＮ画素×列ｍＮ画素
（ｎ、ｍは自然数）からなる画素の集まりを 1つの階調
を表現する 1単位として 1画面を構成し、 1単位内の1
フレーム中に点灯させる画素の数を点灯フレーム数がａ
のときに 1周期中の全フレームにわたってｎｍａＮ個と
なるように点灯させることで点灯フレーム数ａに対応し
た階調を表現し、かつそのｎｍａＮ個の点灯画素の配列
が画面のＸＹマトリックスの各行ごとおよび各列ごとに
同数となるように配列して点灯個数の偏りを解消し、フ
リッカや表示むらを解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は 1周期中の 1画素あたり
の点灯フレーム数を制御して階調を表示する、いわゆる
フレーム間引き法を用いた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、その薄型、軽量、低消
費電力といった特長を活かして、ワードプロセッサやパ
ーソナルコンピュータなどのＯＡ機器や、ポータブルテ
レビや情報処理機器などの画像表示デバイスとして用い
られている。さらには、テレビや各種情報機器における
ブラウン管に替わる次世代の画像表示デバイスとして注
目されており、より大きな面積にわたる高品位な画像表
示を実現するための画面の高画素数化や高精細度化、ま
たその場合の駆動方法などに関する研究開発が進められ
ている。

【０００３】このような液晶表示装置に高品位な画像を
表示させるための駆動方法として、走査電極群を一定の
フレーム周期で線順次に走査し、これに同期して信号線
電極群に信号パルスを印加して、走査電極と信号線電極
との交差部に配設された各画素を時分割駆動させ、隣接
画素間でクロストークを減少しコントラストの高い画像
を表示するマルチプレックス駆動法がある。

【０００４】ところで、そのようなマルチプレックス駆
動の液晶表示装置において、中間階調表示を行なう液晶
表示装置としては、点灯（オン）時の信号パルスの振幅
を制御するものや、点灯時の信号パルスのパルス幅を制
御するものや、画素の点灯頻度を変えることで階調を表
現する、いわゆるフレーム間引き法と呼ばれるもの、お
よびこれらを組み合わせて用いるものなどがある。

【０００５】このうちのフレーム間引き法は、例えば特
開昭58-57192号公報、特開昭60-205496 号公報などでも
知られるように、数フレームで一つの画面を構成するよ
うにし、基本的には点灯（オン）または非点灯（オフ）
の 2値を用いて、一つの画素あたりの 1周期中の全フレ
ームに対する点灯フレームの割合（ 1周期中の点灯頻
度）によってその階調を表現するものである。つまり一
つの画素を常時点灯させるのではなく、非点灯のフレー
ムを設けて、時間的に点灯を間引くことからこのように
呼ばれている。

【０００６】しかしながら、このフレーム間引き法を用
いた従来技術に係る液晶表示装置においては、同じ中間
階調表示の領域内の隣接画素どうしのオン時のタイミン
グが同期してしまう場合にフリッカ（画像のちらつき）
の発生が顕著なものとなるという問題がある。

【０００７】これを解消するための技術として、例えば
特開昭63-97921号公報などに開示されているように、同
じ中間階調の表示領域内の隣接画素どうしの点灯タイミ
ングを偶数列の画素と奇数列の画素で適当にずらすとい
う技術や、点灯させる画素を1フレームごとに順次に移
動させる（点灯画素を1フレームごとに一方向にずらし
てゆく）技術などが知られている。しかしこの技術にお
いても、同じ中間階調の表示単位領域内における 1フレ
ーム中の点灯（オン）画素の配置に関して、各行あるい
は各列ごとに点灯画素の数や点灯の時間的間隔に偏りが
生じ、これが原因となってクロストークが起こり画像に
表示むらが発生するという問題がある。これを図４に示
す。

【０００８】また点灯させる画素を 1フレームごとに順
次に隣接画素に移動させる（点灯画素を 1フレームごと
に順次に一方向にずらしてゆく）ようにした場合では、
1画素を構成するフレーム数が多いほど点灯させる画素
の移動にともなう縞状の表示むらが顕著に視認されるよ
うになるという問題もある。

【０００９】また、液晶表示装置は通常、液晶印加電圧
を極性反転させているが、例えば 1フレームごとに極性
反転を行なう液晶表示装置において、点灯のタイミング
が正極性のフレームまたは負極性のフレームに偏ると液
晶にはつねに極性の同じ印加電圧が印加されることにな
り、直流電圧が印加されたように液晶の劣化が早くなる
という問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
フレーム間引き法を用いた中間階調を表示する液晶表示
装置においては、フリッカの発生が顕著であるという問
題や、クロストークにより表示むらが発生するという問
題や、直流電圧が印加されたように液晶の劣化が早くな
るという問題があり良好な画像表示の実現を困難なもの
としていた。

【００１１】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、中間階調を表現する液晶表示装置に
おいて、フリッカや表示むらや液晶の劣化を抑えて良好
な画像表示を実現することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、 1周期中の複数フレームで 1画面を構成し前記 1周
期中の 1画素あたりの点灯フレーム数を制御して前記 1
画面の階調を表現する駆動回路を有する液晶表示装置に
おいて、前記 1周期中の全フレーム数がＮのとき、前記
1画面中の行ｎＮ画素、列ｍＮ画素（但しｎ、ｍは自然
数）よりなるｎｍＮ² 個の画素の集団を 1つの階調を表
現する 1単位とし、前記 1画素あたりの点灯フレーム数
がａのときに、 1フレーム中の前記 1単位内の点灯画素
の数をｎｍａＮ個とし、かつ前記点灯画素の配列を各行
の点灯画素数が等しくｎａ個ずつかつ各列の点灯画素数
が等しくｍａ個ずつ配列するように制御する駆動回路を
具備することを特徴としている。

【００１３】なお、前記の 1単位内において、 1フレー
ムごとに点灯させる画素を移動させて 1周期中に点灯す
る画素の偏りをより少なくすることもできる。このと
き、全フレーム数Ｎが大きいと各フレームごとの点灯ド
ットの移動に伴なう縞状の表示むらの流れが発生するこ
とがある。そこでこれを解消するために、例えば 1フレ
ームごとに点灯ドットの移動を逆転させる、あるいは 1
フレームごとにａ回点灯のパターンによる点灯とａ＋ 1
回点灯のパターンによる点灯を交互に逆方向の流れで行
なうなどして、点灯ドットの移動に伴なう縞状の表示む
らの流れの発生を抑えるようにしてもよい。

【００１４】また、例えば各フレームごとに画素の点灯
／非点灯が繰り返される１／２点灯の場合などでは、点
灯画素の液晶への印加電圧が正または負の一方に偏る場
合がある。これを避けるためには、各フレームごとに極
性反転するように、前記の 1周期中の全フレーム数Ｎを
奇数に設定して 1周期ごとに極性反転のタイミングがず
れるようにし、かつ点灯画素の液晶に印加される電圧が
フレームごとに極性反転するようにして液晶の劣化をさ
らによく抑え、良好な画像表示を実現することもでき
る。

【００１５】

【作用】本発明の液晶表示装置は、行ｎＮ画素×列ｍＮ
画素（ｎ、ｍは自然数）からなる画素の集まりを 1つの
階調を表現する 1単位として前記1画面を構成し、 1単
位内の 1フレーム中に点灯させる画素の数を点灯フレー
ム数がａのときに 1周期中の全フレームにわたってｎｍ
ａＮ個となるように点灯させることで、前記の点灯フレ
ーム数ａに対応した階調を表現し、かつそのｎｍａＮ個
の点灯画素を画面のＸＹマトリックスの各行ごとにｎａ
個ずつ同数に、かつ各列ごとにｍａ個ずつで同数になる
ように配列しているので、各行ごとおよび各列ごとの点
灯個数の偏りが解消されて、この点灯個数の偏りに起因
して発生していたフリッカや表示むらが解消される。

【００１６】また、点灯させる画素を例えば 1フレーム
ごとに順次隣接する画素に移動させて、 1単位内に配列
された画素の一つ一つが 1周期中に偏りなく同じ回数ず
つ点灯するようにして、各行ごとおよび各列ごとの点灯
個数の偏りに起因して発生していたフリッカや表示むら
を解消する。

【００１７】また、例えば各フレームごとに画素の点灯
／非点灯が繰り返される１／２点灯の場合などでは、極
性反転のタイミングが偶数フレームごとに設定されてい
るとき点灯画素に印加される印加電圧は正または負の一
方に偏ってしまう。そこで点灯画素への印加電圧が正ま
たは負の一方に偏ることなく各フレームごとに極性反転
するように、前記の極性反転のタイミングが奇数フレー
ムごとに来るように設定し、点灯画素への印加電圧の極
性がフレームごとで反転するようにして液晶の劣化を防
ぐ。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１９】図１は本発明の液晶表示装置の構成を示す
図、図２はそれに用いられる液晶表示素子の構造を示す
断面図、図３はその画像の 1つの階調を表現する 1単位
の画素の配列の例を簡略化して示す図である。

【００２０】本発明の液晶表示装置は、図１に示すよう
に、液晶表示素子１と、走査線ドライバＩＣ２と、信号
線ドライバＩＣ３と、液晶駆動電圧発生回路４およびフ
レーム間引き中間階調コントローラ５を有する駆動回路
６とを具備している。

【００２１】液晶表示素子１は、図２に示すように、対
向面側にＩＴＯ製の透明電極からなるＸ（走査側）電極
２０１とその上に配設された配向膜２０２とを有し外向
面側には偏光板２０３、２０４が貼設された第１の基板
２０５と、この第１の基板２０５に対向して平行に組み
合わされてそのＸ電極２０１と互いに直角に交差するよ
うに配設されたＩＴＯ製の透明電極からなるＹ電極２０
６とその上に配設された配向膜２０７とを有し外向面側
には半透過反射板２０８が貼設された第２の基板２０９
と、これらの基板間に挟持される液晶組成物２１０と、
これらの基板の周囲を封止するシール剤２１１と、半透
過反射板２０８の背後に配設されるバックライト２１２
とでその主要部分が構成されている。

【００２２】この液晶表示素子１は、 640本のＸ電極と
400本のＹ電極との交差部に合計256000画素が形成され
ている。液晶組成物としてはＥ．メルク社製のＺＬＩ−
2293を用いており、また配向膜のラビング方向は液晶の
ツイスト角が 240度となるように設定してある。

【００２３】駆動回路６は、外部から入力された画像デ
ータ信号および制御信号を受けて、走査線ドライバＩＣ
２および信号線ドライバＩＣ３を介して上記の液晶表示
素子１を駆動させて、フレーム間引き法に基づいた中間
階調を有する画像表示を行なわせるもので、液晶駆動電
圧発生回路４およびフレーム間引き中間階調コントロー
ラ５からその主要部が構成されている。

【００２４】その液晶駆動電圧発生回路４は、走査線ド
ライバＩＣ２および信号線ドライバＩＣ３とあいまっ
て、 1／200 デューティ、 1／15バイアス、フレーム周
波数70Ｈｚの駆動条件で、かつ 1フレームごとおよび17
ライン選択期間ごとに極性反転する液晶印加電圧を発生
させる。このように 1フレームごとおよび17ライン選択
期間ごとに極性反転させているのは、点灯画素に印加さ
れる電圧を 1フレームごとに反転させるだけではつねに
同極性であるおそれがあるためで、各フレームごとに極
性反転させるには、17（奇数）17ライン選択期間ごとに
極性反転させて、少なくとも17ライン選択期間ごとには
点灯画素の点灯タイミングがずれて印加電圧の極性が反
転するようにするためである。

【００２５】フレーム間引き中間階調コントローラ５
は、各中間階調レベルごとにあらかじめ設定した点灯画
素の配列とそのフレームごとの点灯タイミングとが情報
として記憶されているメモリ部７と、このメモリ部７に
記憶された点灯画素の配列とそのフレームごとの点灯タ
イミングの情報とにより各画素の点灯を制御する制御部
８とを有して、上記の液晶駆動電圧発生回路４および走
査線ドライバＩＣ２および信号線ドライバＩＣ３とあい
まって、液晶表示素子１に液晶印加電圧を印加してこれ
を駆動させる。

【００２６】このような構成の本発明に係る液晶表示装
置は、15フレームを 1周期として 1画面を構成してお
り、一つの階調を表現する画素の集まりの 1単位を、行
15画素×列15画素として、例えば点灯フレーム数ａがａ
＝ 3のとき、各行あたり 3画素ずつ、かつ各列あたり 3
画素ずつが 1フレーム中に点灯するように設定してい
る。 その点灯フレーム数ａは、その表現したい階調レ
ベルに対応して 0から15まで変化させる。この第１の実
施例の場合では、フレーム間引き方式により表現可能な
階調レベルは 0階調から15階調までの16階調であり、そ
の階調レベル数に対して点灯フレーム数を一つずつ 0か
ら15まで対応させている。例えば第 3階調を表現する点
灯フレーム数はａ＝ 3であり、また第９階調を表現する
点灯フレーム数はａ＝ 9となる。また 0階調のときは点
灯フレーム数はａ＝ 0、即ち点灯フレームはない。

【００２７】さらに、 1フレームごとに点灯する画素が
順次行方向に 1画素ずつ移動してゆくように設定されて
いる。このような点灯画素の配列を図３（ａ）に示す。

【００２８】このように各画素を点灯させてゆけば、例
えばこの図３（ａ）に示すような点灯フレーム数が 3の
ときには、 1周期中、即ち15フレーム中に、この 1単位
中の各画素は全て 3回ずつ平等に点灯することになる。
しかも 1フレームごとの点灯画素の配列も各行あたり 3
画素ずつ、かつ各列あたり 3画素ずつが平等に点灯して
いる。従って、この 1単位中の各画素は、 1周期中の点
灯回数についても、また 1フレームあたりの各行および
各列ごとの点灯画素の数においても、画素ごとの点灯の
偏りをなくすことができる。

【００２９】点灯フレーム数がａ＝ 3以外でも、例えば
ａ＝ 9のときでも、これと同様に点灯画素の数の偏りを
なくすことができる。これを図３（ｂ）に示す。

【００３０】このようにして、本発明に係る液晶表示装
置は表示画像のフリッカや表示むらの解消を実現してい
る。

【００３１】また点灯画素への印加電圧の極性がフレー
ムごとで反転するようにして液晶の劣化を防いでいる。

【００３２】実際にこのような液晶表示装置に16階調を
有するテストパターンを表示させて、目視によりその表
示画像の画質を検証したところ、クロストークによる表
示むらやフリッカなどがほとんどなく良好な表示が実現
されることが確認された。

【００３３】また、このような液晶表示装置を 500時間
の摂氏40度、湿度90％の高温高湿度動作試験にかけて上
記のような表示を行なわせたところ、全 500時間の動作
試験終了時まで表示むらは発生せず、耐久性の高さが確
認された。

【００３４】（比較例１）第１の実施例の液晶表示装置
において、一つの階調を表現する画素の集まりの1単位
を行15画素×列13画素とし、その他の構成は第１の実施
例と同様のものとして点灯フレーム数ａに対して15ａ個
の画素を点灯させるようにし、上記の16階調を有するテ
ストパターンを表示させ目視によりその表示画像の画質
を検証した。その結果、点灯画素の配列および画素の点
灯回数に偏りが発生して画像中で中間階調を表現する部
分の一部にクロストークによる表示むらおよびフリッカ
の発生が確認され、画像が見辛いとともに近接した中間
階調間の見分けがつき辛いものとなった。

【００３５】（実施例２）第１の実施例の液晶表示装置
において、全フレーム数Ｎを 2倍の30フレームとし、 1
フレームごとにａ回点灯のパターンによる点灯とａ＋ 1
回点灯のパターンによる点灯を交互に逆方向の流れで行
なうように、駆動回路６を変更した。

【００３６】例えば、第３階調を表現する 3回点灯の場
合では、 3回点灯のパターンによる点灯と 4回点灯のパ
ターンによる点灯を交互に逆方向の流れでそれぞれ15フ
レームずつ行なうようにした。ただし最低階調を表現す
る 0回点灯については 0回点灯パターンの点灯を、また
最高階調を表現する15回点灯については15回点灯パター
ンの点灯を続けて全30フレーム行なうようにした。

【００３７】これは、点灯パターンが 1フレームごとに
一方向へ移動してゆくことに起因する縞状の表示むらの
流れを目立たなくするためである。

【００３８】このような第２の実施例の液晶表示装置に
上記の16階調を有するテストパターンを表示させ目視に
よりその表示画像の画質を検証した。その結果、第１の
実施例の液晶表示装置の表示画像において、中間階調表
示領域の一部分に極めて僅かではあるが見受けられた縞
状の表示むらの流れが解消されていることが確認され
た。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の液
晶表示装置は、中間階調を表示する液晶表示装置におい
て、フリッカや表示むらや液晶の劣化を抑えて良好な画
像表示を実現している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の構成を示す図。

【図２】本発明の液晶表示装置に用いられる液晶表示素
子の構造を示す断面図。

【図３】本発明の液晶表示装置の表示画像の 1つの階調
を表現する 1単位の画素の配列の例を簡略化して示す図
であって、（ａ）はフレーム数がａ＝ 3のときを示す
図、また（ｂ）はフレーム数がａ＝ 9のときを示す図。

【図４】従来の液晶表示装置の表示画像の 1つの階調を
表現する 1単位の画素の配列の例を簡略化して示す図。

【符号の説明】

１…液晶表示素子 ２…走査線ドライバＩＣ ３…信号線ドライバＩＣ ４…液晶駆動電圧発生回路 ５…フレーム間引き中間階調コントローラ ６…駆動回路 ７…メモリ部 ８…制御部

【手続補正書】

【提出日】平成４年７月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】ところで、そのようなマルチプレックス駆
動の液晶表示装置において、中間階調表示を行なう液晶
表示装置としては、点灯時の信号パルスのパルス幅を制
御するものや、画素の点灯頻度を変えることで階調を表
現する、いわゆるフレーム間引き法と呼ばれるもの、お
よびこれらを組み合わせて用いるものなどがある。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】これを解消するための技術として、例えば
特開昭６３−９７９２１号公報などに開示されているよ
うに、同じ中間階調の表示領域内の隣接画素どうしの点
灯タイミングを偶数列の画素と奇数列の画素で適当にず
らすという技術や、点灯させる画素を１フレームごとに
順次に移動させる（点灯画素を１フレームごとに一方向
にずらしてゆく）技術などが知られている。しかしこの
技術においても、同じ中間階調の表示単位領域内におけ
る１フレーム中の点灯（オン）画素の配置に関して、図
４に示すように、各行あるいは各列ごとに点灯画素の数
や点灯の時間的間隔に偏りがあると、これが原因となっ
てクロストークが起こり画像に表示むらが発生するとい
う問題がある。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、マルチプレックス駆動され所定の複数フレーム数を
１周期として１周期内の点灯および非点灯フレーム数を
制御することにより階調表示を行なう駆動回路を有し、
フレーム間引き法を用いて階調を表現する液晶表示装置
において、ｎ、ｍ、Ｎを自然数として、前記１周期中の
全フレーム数がＮのとき、１画面中の行ｎＮ画素、列ｍ
Ｎ画素よりなるｎｍＮ^２個の画素の集団を１つの階調を
表現する１単位とし、１周期あたりの点灯フレーム数が
ａのときに１フレーム中の前記１単位内の点灯画素の数
をｎｍａＮ個とし、かつ前記点灯画素の配列を各行の点
灯画素数が等しくｎａ個ずつかつ各列の点灯画素数が等
しくｍａ個ずつ配列するように制御する駆動回路を具備
することを特徴としている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】また、液晶に印加される電圧が１フレーム
ごとに極性反転される場合、例えば各フレームごとに画
素の点灯／非点灯が繰り返される１／２点灯の場合など
では、点灯画素の液晶への印加電圧が正または負の一方
に偏る場合がある。これを避けるためには、前記の１周
期中の全フレーム数Ｎを奇数に設定して１周期ごとに印
加電圧の極性がずれるようにして、液晶の劣化を抑え、
良好な画像表示を実現することもできる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】

【作用】本発明の液晶表示装置は、行ｎＮ画素×列ｍＮ
画素（ｎ、ｍは自然数）からなる画素の集まりを１つの
階調を表現する１単位として、この１単位内の１フレー
ム中に点灯させる画素の数を点灯フレーム数がａのとき
に１周期中の全フレームにわたってｎｍａＮ個となるよ
うに点灯させることで、前記の点灯フレーム数ａに対応
した階調を表現し、かつそのｎｍａＮ個の点灯画素を画
面のＸＹマトリックスの各行ごとにｎａ個ずつ同数に、
かつ各列ごとにｍａ個ずつで同数になるように配列して
いるので、各行ごとおよび各列ごとの点灯個数の偏りが
解消されて、この点灯個数の偏りに起因して発生してい
たフリッカや表示むらが解消される。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】また、例えば各フレームごとに画素の点灯
／非点灯が繰り返される１／２点灯の場合などでは、極
性反転のタイミングがフレームごとに設定されていると
き点灯画素に印加される印加電圧は正または負の一方に
偏ってしまう。そこで点灯画素への印加電圧が正または
負の一方に偏ることなく１周期ごとに極性反転するよう
に、奇数フレームを１周期として設定し、液晶の劣化を
防ぐ。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】（比較例１）第１の実施例の液晶表示装置
において、一つの階調を表現する画素の集まりの１単位
を行１５画素×列１３画素とし、その他の構成は第１の
実施例と同様のものとして点灯フレーム数ａに対して１
３ａ個の画素を点灯させるようにし、上記の１６階調を
有するテストパターンを表示させ目視によりその表示画
像の画質を検証した。その結果、点灯画素の配列および
画素の点灯回数に偏りが発生して画像中で中間階調を表
現する部分の一部にクロストークによる表示むらおよび
フリッカの発生が確認され、画像が見辛いとともに近接
した中間階調間の見分けがつき辛いものとなった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 1周期中の複数フレームで 1画面を構成
   し前記 1周期中の 1画素あたりの点灯フレーム数を制御
   して前記 1画面の階調を表現する駆動回路を有する液晶
   表示装置において、 前記 1周期中の全フレーム数がＮのとき、前記 1画面中
   の行ｎＮ画素、列ｍＮ画素（但しｎ、ｍは自然数）より
   なるｎｍＮ² 個の画素の集団を 1つの階調を表現する 1
   単位とし、前記 1画素あたりの点灯フレーム数がａのと
   きに、 1フレーム中の前記 1単位内の点灯画素の数をｎ
   ｍａＮ個とし、かつ前記点灯画素の配列を各行の点灯画
   素数が等しくｎａ個ずつかつ各列の点灯画素数が等しく
   ｍａ個ずつ配列するように制御する駆動回路を具備する
   ことを特徴とする液晶表示装置。