JP2000322029A

JP2000322029A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000322029A
Application number: JP11132319A
Authority: JP
Inventors: Ken Sumiyoshi; 研住吉
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】動画表示に優れた液晶表示装置を実現する。【解決手段】液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液
晶駆動回路と、輝度変調できる光源とを備え、１画面表
示期間内に２回以上断続的に照明光を照射して、人の目
に画像を認識させる。この光源の点滅により、前の表示
画面の残像による影響が低減でき、動画表示の表示品質
が向上する。高い周波数で光源を点滅させることによ
り、フリッカーがない表示画面を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に、１画面表示（フレーム）期間内に断続的に照
明光を複数回照射することにより残像の影響を軽減した
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶を用いた表示装置は、モニタ
あるいは投射装置として広く用いられている。特に、モ
ニタ用の液晶表示装置は、液晶の広視野角化に伴い広く
用いられるようになっている。このような液晶表示装置
には、比較的動作速度が遅いネマチック液晶が用いられ
る。一般に、液晶素子は、白黒の二値表示では１０〜２
０ｍ秒の短時間で応答するが、中間調（階調）表示で
は、応答時間が長く、例えば約１００ｍ秒程度もの応答
時間を要するものがある。このため、従来は、液晶表示
装置による動画表示は困難であった。

【０００３】近年、比較的速く応答する液晶モードが研
究開発されている。この例として、文献「イニシアリゼ
ーションオブオプチカルコンペンセイテッドベ
ンド−モードエルシディーズ」、中村ら、ＡＭＬＣ
Ｄ９６１３３ページや、文献「ファストレスポンス
リキッドクリスタルディスプレイ」、平ら、ＡＭ
ＬＣＤ９８１１３ページを挙げることができる。これ
ら文献に記載された液晶表示装置では、数ｍ秒で液晶素
子が応答する。動画では、一般的に１６．７ｍ秒毎に画
面が書き換えられていることを考慮すれば、この液晶素
子の応答時間は十分に速いものである。

【０００４】しかし、液晶素子自体の応答速度を速めて
も、別の問題がなお残る。これを従来から動画に利用さ
れてきたＣＲＴと対比しながら、図１５及び図１６を参
照して説明する。一般に、動画表示中には、人の目には
残像が生じる。この残像は、以下の各図面で図中に点線
で示している。図１５はＣＲＴでの表示を示しており、
同図（ａ）には、黒画面中を白い楕円体が移動する場合
の画面構成について、その第１フレームから第３フレー
ム迄が順次に示され、同図（ｂ）には、同図（ａ）の表
示画面位置（点）Ａ、Ｂ、Ｃの輝度信号が実線で表わさ
れている。ＣＲＴでは、電子線の走査直後に蛍光が発生
し、この蛍光は速やかに消失する。従って、ＣＲＴで
は、第２フレーム中には第１フレームの表示情報が残ら
ない。

【０００５】図１６は、液晶表示装置における表示を図
１５と同様に示している。なお、同図（ｂ）は、各点
Ａ、Ｂ、Ｃにおける透過光量を示し、液晶パネルではこ
の透過光量によって画像が認識される。同図から理解で
きるように、液晶表示装置では、点Ａの残像が第２フレ
ームまで残り、第２フレームでは点Ａの残像、点Ｂの輝
度信号、および、点Ｃの輝度信号が重なって存在する。
このように、液晶表示装置では、前フレームの情報を引
きずり、尾を引くような動画表示が生じる不具合があっ
た。

【０００６】前述の文献「ファストレスポンスリキ
ッドクリスタルディスプレイ」、平ら、ＡＭＬＣＤ
９８１１３ページでは、バックライトをフレーム終了
時にのみ点灯させて上記不具合を防止している。これを
図１７に、図１６と同様な図として示した。つまり、こ
の液晶表示装置では、各フレーム終了時のみに照明光が
照射されるため、図１７（ｂ）に示すような輝度信号特
性となる。この際には、点線で示した各残像は、照明の
非点灯時にのみ残るので、人の目に認識されない。つま
り、この液晶表示装置では、前フレームの情報が残るこ
とはなく、尾を引くような表示とはならないため、良好
な動画像が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、液晶表示装置
の１フレーム期間は１６．７ｍ秒であり、６０Ｈｚの周
波数で画面の更新が行われる。従って、上記文献の液晶
表示装置では、この周波数で、バックライトの点滅によ
る輝度変調が行われる。この周波数は、人の視覚では連
続的なものとして感じられ、ちらつき（すなわち、フリ
ッカー）が感じられないと考えられている。

【０００８】しかし、人の視覚の特性として、輝度が上
昇すればフリッカーを感じられる周波数が上昇すること
はよく知られている。この周波数に対する視覚感度は、
ドランジュ（ＤｅＬａｎｇｅ）関数として知られてい
る。このため、上述の方式では、画面輝度が上昇すれば
６０Ｈｚのフリッカーを感じるようになる。

【０００９】また、バックライトが点滅時に正確に等し
い輝度を出射すれば、輝度の周波数特性は６０Ｈｚ以上
のスペクトルを有する。しかし、各点滅瞬間での輝度が
変動すれば、６０Ｈｚ以下の成分を有するようになる。
この場合、さらにフリッカーを感じやすくなる。

【００１０】以上のように、前述の文献に記載された方
法は、残像が知覚されないため、動画像の表示には優れ
るものの、フリッカを生じ易いという課題を有してい
る。

【００１１】本発明は、上記に鑑み、液晶表示パネルに
おいて知覚される残像およびフリッカを低減することに
より、動画表示に適した液晶表示装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、該液
晶表示パネルにおける画面の表示を制御する液晶駆動回
路と、該液晶駆動回路の動作に同期して輝度を変調する
光源とを備え、前記光源は、ｎを２以上の整数として、
液晶表示パネルの１画面表示期間内に断続的に照明光を
ｎ回照射することを特徴とする。

【００１３】図１を参照して本発明の液晶表示装置の作
用を説明する。本発明の液晶表示装置では、液晶表示パ
ネルは、液晶駆動回路によって、１フレーム期間毎に画
面が書き換えられる。この１フレーム期間内に、照明光
は断続的にｎ回（ｎ≧２）以上がバックライト光源（以
下、単に光源とも呼ぶ）から照射される。図１では簡単
のために、断続的に２回照明光が照射される場合を例示
している。つまり、照明光の照射により、人の目には、
１フレーム期間内に表示画面が２回認識される。同図に
は、第１フレームと第２フレームの残像を点線で示して
いる。ここで、第１フレームの後半に点灯したＡ点の残
像は、第２フレームの前半の点灯画面に現れる。しか
し、この残像が現れるのは、一点灯期間のみであり、極
めて短時間である。つまり、第２フレーム後半の点灯画
面には現れない。このため、画像が尾を引く程度が軽減
される。また、点灯周期がフレーム周波数の２倍である
ため、高い周波数で輝度点滅が生じている。このため、
輝度に多少のふらつきがあっても、人の目には容易にフ
リッカーとして認知されない。

【００１４】本発明の液晶表示装置では、１フレーム期
間は、照明の非照射期間および照射期間から成る組合せ
が複数含まれる。従って、非照射期間と照射期間の組合
せをどのように設定するかが実際的な課題となる。この
設定は、一般的に画面輝度に依存することが知られてい
る。一方、画面輝度は、複数回の照射を行う光源の輝度
でも決まる。つまり、非照射期間及び照射期間の組合せ
は、画面輝度を勘案して決められる。

【００１５】上述の例では、１フレーム期間の中間時点
と終了時点の２回に照明光の照射が行われ、その照射時
に画像が人の目に認識される。ここで、一般に、液晶表
示パネルは、画面上部から下部へと走査が行われる。従
って、各フレーム期間の中間の照射時点には、上画面が
既に書き換わった状態で、且つ、下画面が以前の表示状
態で認識される。次に、フレーム期間の終了時の照射時
点には、上下画面とも書換えが終了した状態で認識され
ることとなる。この様子を、図２および図３を参照して
説明する。

【００１６】図２では、画面走査と反対方向（画面上
方）に物体が移動する状態を表示している。この場合に
は、点線で示すように、残像により第１フレーム後半の
画面が第２フレーム前半の画面と重なって認識される。
このため、物体が縦方向に長く見える。一方、図３で
は、同じ液晶表示装置で、物体が画面走査と同じ方向
（画面下方）に移動する状態を示している。この場合に
も、残像により、第１フレーム後半画面が第２フレーム
前半画面と重なって認識されるものの、点Ａと点Ｂの画
像が重なることはなく、物体が縦長に認識されるもの
の、図２に比して良好である。このように、図２と図３
とを比較すると、画面走査方向と物体移動方向の順逆に
よって、表示画面に差が生じる非対称性がある。図４
は、上記非対称を緩和するために走査順序を切り替える
様子を、図３と同様に、物体が画面上から下に向かって
移動する場合で示している。非対称性を緩和するため
に、フレーム毎に走査方向を、画面上方→下方の走査
と、画面下方→上方の走査とを切り替える。この場合、
点Ａの画像と点Ｂの画像とが重なって見えることはな
く、また、上記非対称性も緩和される。

【００１７】非対称性を緩和するための別の方法とし
て、走査線を間引いて走査するインターレース走査によ
る方法もある。この様子を図５に示す。同図では、奇数
番目のフレームで例えば奇数番目の走査線を走査し、偶
数番目のフレームで偶数番目の走査線を走査するインタ
ーレース走査を行う。この場合には、第１フレームの後
半の点Ｂの残像が、第２フレームの前半の点Ａの透過光
と重なり合うが、各走査における走査線本数が全体の１
／２であり、従って、各フレーム間で重なる残像の光量
も１／２となり、表示画面に生じる非対称性を緩和す
る。

【００１８】また、光源を波長帯が異なる複数の光源か
ら成る光源群とすることも本発明の好ましい態様であ
る。複数の光源群は、カラー表示を行うために順次に照
射され、好ましくは、各光源は、１画面表示期間内に１
回輝度変調された照明光を照射する。

【００１９】複数の光源から成る光源群を有する液晶表
示装置による照射の例を図６に示した。図６の例では、
Ｒ、Ｇ、Ｂの各色で点灯照明される。すなわち、１表示
期間内に同じ時間幅の３色の照明光が順次に照射され
る。図６では、白い楕円形が画面左から右方向に移動す
る様子を示している。この際には、図６から理解できる
ように、例えば第２フレーム期間内に、第１フレームの
点Ａの残像が第２フレームの点Ｂおよび点Ｃの表示画像
と重なる。しかし、この場合には、Ｒ、Ｇ又はＢの何れ
かの色の残像のみがＲ、ＧおよびＢの表示画像と重なる
ため、白色光による残像が表示画像に重なる場合と比較
して、残像の影響が低減される。また、カラーフィルタ
を用いた液晶表示パネルの場合には、Ｒ、Ｇ又はＢの表
示画素は、全体の１／３であり、この意味でも残像が低
減される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例に基づ
いて本発明を更に詳細に説明する。本発明に用いる液晶
表示パネルは、単純マトリクス型液晶パネルでも、或い
は、アクティブマトリクス型駆動液晶パネルでもよい。
しかし、何れの場合であっても、１フレーム期間以内に
応答が終了できる、速い応答速度を有する液晶素子を用
いる。

【００２１】図７に本発明の第１の実施形態例の液晶表
示装置の構成を示す。ここでは、単純マトリクス型液晶
表示パネルとして、反強誘電性液晶を用いた場合を例に
挙げる。反強誘電性液晶の応答時間は、１ｍ秒以下であ
り、１フレーム期間内に十分に応答できる。液晶表示パ
ネル１７中の画素は、透明電極からなる走査電極、透明
電極からなる信号電極、及び、反強誘電性液晶から構成
される。走査電極に印加される電圧波形は、図８に示す
ように、選択期間で負極性および正極性の一対のパル
ス、保持期間で小さな正極性の保持電圧、リセット期間
で零電圧と変化する。一方、信号電極には、明画素およ
び暗画素の夫々に応じて、図８に示すように、正極性お
よび負極性の一対の信号パルス、又は、負極性及び正極
性の一対の信号パルスが印加される。各信号パルスは、
表示すべき画像に応じた振幅を有する。

【００２２】以上の電圧波形を作り出す駆動回路とし
て、走査電極駆動回路（走査駆動回路）１１及び信号電
極駆動回路（信号駆動回路）１２が図７に示されてい
る。また、走査駆動回路１１及び信号駆動回路１２に供
給される電圧は、外部から入力される映像信号に基づい
て制御回路１３で作られる。一方、映像に同期した同期
信号が、制御回路１３から逓倍回路１４に送られ、逓倍
回路１４において、フレーム周波数の２倍又は３倍等の
周波数を有する必要な同期信号が作られる。この逓倍同
期信号は、バックライト制御回路１５に送られる。バッ
クライト光源１６は、この逓倍同期信号に同期して点滅
する。バックライト制御回路１５は、バックライト光源
１６の点灯期間と非点灯（消灯）期間とを制御する。

【００２３】既に述べたように、点灯期間を延ばせば輝
度は向上するものの、画面の平均輝度に応じて消灯期間
を設定する必要が生じる。このため、点灯期間と消灯期
間の和が、フレーム期間に等しくならない場合も発生す
る。この場合には、ビデオ信号を一旦フレーム変換回路
に送り、フレーム周波数を調整する。このような変換
は、異なるテレビ方式間の映像変換でよく知られてい
る。

【００２４】以上は、反強誘電性液晶表示パネルを採用
した例である。これとは異なり、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示パネル
でも、同様の方式を採用することが可能である。ＴＦＴ
を用いた本発明の第２の実施形態例の液晶表示装置を図
９に示した。本実施形態例の液晶表示装置では、液晶表
示パネル１７内の液晶素子は、表示期間内に応答させる
ために、例えば、２μｍ以下のギャップを有するツイス
テッドネマチック液晶や、分極を有する強誘電性液晶、
或いは、反強誘電性液晶等を用いる。また、ツイストし
ていないネマチック液晶を用いることもできる。図９の
構成は、液晶表示パネル１７の構成を除けば図７の液晶
表示装置と同様である。

【００２５】図１０は、図９の液晶表示装置の走査タイ
ミングチャートである。画面上から下に順次に走査を行
い、走査の中間時点で照明光を１回照射し、次いで、引
き続き画面下まで走査を行い、１フレームの最終時点で
２回目の照射を行う。第１の実施形態例および本実施形
態例は、直接にバックライト光源１６を点滅させる例で
ある。

【００２６】図１１は、本発明の第３の実施形態例の液
晶表示装置の構成を示す。本実施形態例では、液晶表示
パネル１７のＴＦＴ基板１８と、バックライト光源１６
との間に、光シャッタ１９を配設し、光シャッタ１９を
光シャッタ制御回路２０によって制御している。図１２
は、本実施形態例のタイミングチャートである。走査駆
動回路１１は、液晶表示パネル１７の各走査線を画面上
から下へ順次に走査する。バックライト光源１６は一定
の光量を照射し続け、光シャッタ１９は、光制御回路２
０からの開閉信号に応答して、１表示期間の中間時点に
一度開となり、更に終了時点でもう一度開となる。

【００２７】なお、光シャッタとしては、高分子液晶を
偏光板で挟持したフィルムを用いることが出来る。この
高分子液晶としては、高分子強誘電性液晶が、その高速
動作の観点から好ましい。

【００２８】また、走査電極のための走査駆動回路１１
を工夫することにより、走査を、画面上→下の走査か
ら、画面下←上への走査、又は、インタレース走査を実
現できる。図１３は、本発明の第４の実施形態例の液晶
表示装置を示す。本実施形態例は、バックライト光源１
６として、Ｒ、Ｇ、Ｂの３本を用意し、色同期信号で点
滅させる。各光源には、導光板２１の端面に３本の冷陰
極管を配置した面光源として構成する。各冷陰極管は、
１表示期間中に夫々１回変調光を照射する。

【００２９】図１４は、図１３の実施形態例の変形例の
液晶表示装置を示す。本例では、直接変調される３本の
冷陰極管１６に代えて、導光板１２の端部に配置され一
定の光量を照射する光源と、導光板１２の直上に配置さ
れた色光シャッタ２２とを用いて、バックライト光源１
６を構成した例である。これによって、時系列的に透過
光の色がＲ、Ｇ、Ｂに切り替わる面光源を得ることが出
来る。色光シャッタ２２は、３つの液晶層と複数の位相
差板を積層したもので構成できる。このような複屈折体
の積層による色光シャッタは、従来から知られている合
成法で設計できる。なお、３つの液晶層は、前述の高分
子誘電性液晶フィルムで置き換えることが出来る。

【００３０】既に述べたように、本発明の液晶表示装置
は、応答時間がフレーム期間より短い液晶素子で実現で
きる。また、透過率がフレーム期間中に一定に保たれる
液晶表示パネルを用いることが好ましい。これは、図１
６を参照した従来の液晶表示装置の説明から理解でき
る。これに当てはまるものとして、比較的高速に応答す
る液晶素子を用いた、薄膜トランジスタ駆動による液晶
表示パネルが挙げられる。これは、薄膜トランジスタ
は、液晶への印加電圧を維持しフレーム期間中の透過率
を一定に保つ。また、単純マトリクス型液晶表示パネル
では、特に反強誘電性液晶表示パネルを挙げることがで
きる。これは、走査電極に印加される保持電圧によっ
て、液晶の透過率が一定に保たれるためである。このた
め、反強誘電性液晶は、フレーム期間中の選択期間及び
リセット期間を除いて、ほぼ一定の透過率を与える。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の液晶表
示装置によると、１フレーム期間中に照明光を液用表示
パネルに複数回照射する構成を採用したことにより、液
晶表示パネル上で人の目に認識される残像が低減できる
ので、残像およびフリッカが軽減された動画像を表示で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）および（ｂ）は夫々、本発明の一例の液
晶表示装置における画像表示を説明するための平面図お
よびタイミングチャート。

【図２】（ａ）および（ｂ）は夫々、図１の液晶表示装
置において物体が画面走査方向と逆方向に移動する際の
表示状態を示す図。

【図３】図１の液晶表示装置において物体が画面走査方
向と同方向に移動する際の表示を示す図２と同様な図。

【図４】本発明の別の例の液晶表示装置における図１と
同様な図。

【図５】本発明の更に別の例の液晶表示装置における図
１と同様な図。

【図６】本発明の更に別の例の液晶表示装置における図
１と同様な図。

【図７】本発明の第１の実施形態例の液晶表示装置のブ
ロック図。

【図８】図７の実施形態例で使用する電圧波形。

【図９】本発明の第２の実施形態例の液晶表示装置のブ
ロック図。

【図１０】図９の実施形態例における走査と光源照射の
タイミングを示すタイミングチャート。

【図１１】本発明の第３の実施形態例の液晶表示装置の
ブロック図。

【図１２】図１１の実施形態例における走査と光源照射
のタイミングを示すタイミングチャート。

【図１３】本発明の第４の実施形態例の液晶表示装置の
ブロック図。

【図１４】図１３の実施形態例の変形例のブロック図。

【図１５】従来のＣＲＴにおける図１と同様な図。

【図１６】従来の液晶表示装置における図１と同様な
図。

【図１７】文献に記載された液晶表示装置における図１
と同様な図。

【符号の説明】

１１…走査駆動回路１２…信号駆動回路１３…制御回路１４…逓倍回路１５…バックライト制御回路１６…バックライト光源１７…液晶表示パネル１８…ＴＦＴ基板１９…光シャッタ２０…光シャッタ制御回路２１…導光板２２…色光シャッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３７Ｇ０９Ｇ 3/20 ６１１ＥＧ０９Ｇ 3/20 ６１１６２２Ｊ６２２６６０Ｖ６６０ 3/36 3/36 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０Ｆターム(参考） 2H091 FA23Z FA43Z FA50Z FD06 GA11 GA13 HA07 HA12 JA01 LA16 2H093 NA16 NA45 NA65 NC34 NC43 NC44 ND10 NE06 NE10 NF05 NF17 NF20 NH15 5C006 AA01 AA22 AC29 AC30 AF44 AF51 AF52 AF71 BA12 BA13 BB12 BB16 BB29 BC03 EA01 FA11 FA16 FA23 5C080 AA10 BB05 CC03 DD06 EE19 EE30 FF09 GG08 JJ02 JJ04 JJ05 5G435 AA01 BB12 BB15 CC09 CC12 DD13 EE25 EE27 FF08 FF11 FF13 FF15 GG26 GG27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶表示パネルと、該液晶表示パネルに
おける画面の表示を制御する液晶駆動回路と、該液晶駆
動回路の動作に同期して輝度を変調する光源とを備え、
前記光源は、ｎを２以上の整数として、液晶表示パネル
の１画面表示期間内に断続的に照明光をｎ回照射するこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】液晶表示パネルの画面上部から下部への
走査と、画面下部から上部への走査とを、フレーム毎に
切り替えることを特徴とする、請求項１に記載の液晶表
示装置。
【請求項３】画面をインターレース走査することを特
徴する、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記光源が、一定光を照射する一定光源
と、該一定光源を所定の制御信号で遮蔽するシャッタと
を有する、請求項１〜３の何れかに記載の液晶表示装
置。
【請求項５】前記光源が複数の光源から構成され、１
画面表示期間中に各光源が夫々１回以上照明光を照射す
る、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記複数の光源が、Ｒ、ＧおよびＢから
成る、請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記複数の光源が、１の導光板および該
導光板の端面に配置される３本の冷陰極管で構成され
る、請求項５又は６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記複数の光源が、１の導光板、１の冷
陰極管、および、色光シャッタで構成される、請求項５
又は６に記載の液晶表示装置。