(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像表示を行っている場合にベンド配向をなしている液晶が配列された液晶層と、前記液晶層のリタデーションを補償するための少なくとも１枚の位相差板とを有する液晶表示素子を備え、所定の駆動周波数にしたがって、各フレーム期間ごとに映像信号と前記ベンド配向の状態を維持するためのベンド配向維持信号とを前記液晶表示素子に書き込み、前記映像信号及び前記ベンド配向維持信号に応じて前記液晶層のリタデーションを変化させることにより前記液晶表示素子の表示用の光の透過率を変化させて表示を行う液晶表示装置において、複数の駆動周波数に対して前記フレーム期間に占める前記ベンド配向維持信号の挿入割合と前記透過率との関係を予め求めておき、その求めた結果に基づいて特定された前記透過率が最大となる駆動周波数で前記液晶表示素子の動作を制御する制御手段を備え、前記液晶表示素子は、互いに交差するように配列された複数のゲート線及び複数のソース線、前記ゲート線に走査信号を出力するゲートドライバ、前記ソース線に前記映像信号及び前記ベンド配向維持信号を出力するベンド配向維持ドライバ、マトリクス状に配置された画素電極、並びに前記画素電極のそれぞれに対応して設けられ、前記ゲート線を介して供給される走査信号に応じて前記画素電極と前記ソース線との間の導通／非導通が切り換えられることにより前記ソース線を介して供給される前記映像信号及び前記ベンド配向維持信号を前記画素電極に書き込み得るスイッチング素子を有するアレイ基板と、前記アレイ基板に対向する対向基板と、前記対向基板に設けられ、前記画素電極との間に電位差を発生させることにより前記液晶を駆動する対向電極とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
映像表示を行っている場合にベンド配向をなしている液晶が配列された液晶層と、前記液晶層のリタデーションを補償するための少なくとも１枚の位相差板とを有する液晶表示素子を備え、所定の駆動周波数にしたがって、各フレーム期間ごとに映像信号と前記ベンド配向の状態を維持するためのベンド配向維持信号とを前記液晶表示素子に書き込み、前記映像信号及び前記ベンド配向維持信号に応じて前記液晶層のリタデーションを変化させることにより前記液晶表示素子の表示用の光の透過率を変化させて表示を行う液晶表示装置において、複数の駆動周波数に対して前記フレーム期間に占める前記ベンド配向維持信号の挿入割合と前記透過率との関係を予め求めておき、その求めた結果に基づいて特定された前記挿入割合が最低となる駆動周波数で前記液晶表示素子の動作を制御する制御手段を備え、前記液晶表示素子は、互いに交差するように配列された複数のゲート線及び複数のソース線、前記ゲート線に走査信号を出力するゲートドライバ、前記ソース線に前記映像信号を出力するソースドライバ、前記ソース線に前記ベンド配向維持信号を出力するベンド配向維持ドライバ、マトリクス状に配置された画素電極、及び前記画素電極のそれぞれに対応して設けられ、前記ゲート線を介して供給される走査信号に応じて前記画素電極と前記ソース線との間の導通／非導通が切り換えられることにより前記ソース線を介して供給される前記映像信号及び前記ベンド配向維持信号を前記画素電極に書き込み得るスイッチング素子を有するアレイ基板と、前記アレイ基板に対向する対向基板と、前記対向基板に設けられ、前記画素電極との間に電位差を発生させることにより前記液晶を駆動する対向電極とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶テレビ及び液晶モニタ等に用いられる液晶表示装置に関し、特に動画表示に適したフィールシーケンシャルカラー（ＦＳＣ）方式の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省スペース化等の観点から、映像表示装置として液晶表示装置が急速に普及している。このような液晶表示装置としては、ＴＮ(Twisted Nematic )モードの液晶を用いて液晶表示装置（以下、ＴＮ型液晶表示装置という）が一般的に用いられている。しかしながら、ＴＮ型液晶表示装置は、応答時間が数十ｍｓと遅いために動画表示に適しておらず、また視野角が狭い等の問題を有している。そのために、液晶の応答速度を向上させる、視野角を拡げる等を目的として種々の試みがなされている。
【０００３】
このような試みの一つとして、動画表示に適した高速応答性を有する液晶表示装置を提供すべく、ＯＣＢ(Optically Compensated Bend)モードの液晶を用いた液晶表示装置（以下、ＯＣＢ型液晶表示装置という）が提案されている（月刊ディスプレイ２００１年１月号１８から２３頁参照）。
【０００４】
このようなＯＣＢ型液晶表示装置は、電圧印加手段としての透明電極がそれぞれ形成されている２枚の基板と、これらの基板間に狭持される液晶層とからなる液晶パネルを有している。また、上記透明電極上には配向膜がそれぞれ形成されており、これらの配向膜には、ネマチック液晶を平行且つ同一方向に配向させるべく配向処理がなされている。さらに、液晶層のリタデーションを補償するための位相差板を設けている。
【０００５】
以上のように構成されたＯＣＢ型液晶表示装置は、電圧印加により液晶の配向状態をスプレイ配向からベンド配向に転移させ、このベンド配向状態により映像表示を行うことを特徴としている。このようなＯＣＢ型液晶表示装置の場合、液晶の応答時間が数ｍｓとＴＮ型液晶表示装置の場合よりも著しく短くなるため、動画表示に適している。また、ベンド配向状態にある液晶は、ガラス基板の上下面で互いに反対方向に傾くことになるため、光学的な補償がなされる。その結果、視野角を拡げることもできる。
【０００６】
しかし、このように液晶の応答速度が改善されたとしても、液晶表示装置がホールド型の表示装置であることに起因して動画表示の際に映像のぼけが発生する。
【０００７】
ホールド型の表示装置をインパルス型の表示装置に近づける方法として、特開平１−８２０１９号公報に開示されているように、バックライトを間欠点灯することが考えられる。しかし、実際には、ＯＣＢモードの液晶が誘電率異方性を有しているために電気容量の変化が生じ、その結果本来表示されるべきでない映像（ゴースト）が観測されるという問題が生じる。
【０００８】
この問題に対して、特許第３２２９２５０号公報において、サイクリックリセッティング駆動（Cyclic Resetting Drive：ＣＲ駆動）が提案されている。図１０は、ＣＲ駆動における信号書き込み動作の例を示す説明図である。なお、この図１０ではゲート線が４８０行ある場合を例示している。
【０００９】
図１０に示すように、１フレーム期間中の一の期間において映像信号Ｄａｔａを１行目のゲート線から４８０行目のゲート線に順次書き込み、別の期間においてリセット信号ＢＬを同様にして順次書き込む。ここでリセット信号ＢＬが黒表示のための黒信号である場合、バックライトを間欠点灯させることなく、間欠表示を行うことが可能となる。また、映像信号Ｄａｔａは必ずリセット信号ＢＬに挟まれて書き込まれることになるので、前述したような電気容量の変化に起因するゴーストが観測されることもない。さらに、「液晶」１９９９年第３巻２号の９９頁から１０６頁に記載があるように、液晶の配向状態がベンド配向からスプレイ配向へ転移する臨界電圧以下の電圧を周期的に印加する場合であっても、１フレーム期間中でリセット信号ＢＬが各画素に保持される期間が占める割合がある程度高ければベンド配向からスプレイ配向への転移（以下、スプレイ転移という）が起こらないことが確認されている。通常、リセット信号ＢＬは黒信号であるため、ＣＲ駆動は黒挿入駆動と呼ばれることがある。以下では、ＣＲ駆動のことを黒挿入駆動と、各画素にリセット信号ＢＬが保持されている期間が１フレーム期間中に占める割合を黒挿入率とそれぞれ呼ぶことにする。
【００１０】
ＯＣＢ型液晶表示装置の高速応答性を利用すれば、黒挿入ＦＳＣ方式が実現できると考えられ、開発が進められている。なお、ＦＳＣに関する技術については例えば月刊ディスプレイ２００１年１月号２４頁から２９頁に説明されてる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、黒挿入駆動においては、黒挿入率を高くするとそれに伴って液晶表示パネルの光の透過率が下がることなる。
【００１２】
図１１は、ＦＳＣ方式の液晶表示装置の表示動作の一例を示すタイミングチャートであり、（ａ）は駆動周波数が１８０Ｈｚ、黒挿入率が２５％である場合の映像信号及び黒信号の電圧波形並びに液晶表示パネル１０の透過率の変化を、（ｂ）は駆動周波数が１８０Ｈｚ、黒挿入率が２５％である場合であって黒信号の書き込みを行わないときの映像信号の電圧波形及び液晶表示パネル１０の透過率の変化を、（ｃ）は駆動周波数が３６０Ｈｚ、黒挿入率が２５％である場合の映像信号及び黒信号の電圧波形並びに液晶表示パネル１０の透過率の変化をそれぞれ示している。
【００１３】
図１１（ａ）と（ｂ）とを比較すると、黒信号を書き込む場合（図５（ａ））の方が黒信号を書き込まない場合（図５（ｂ））よりも液晶表示パネル１０の透過率が低下していることが分かる。また、図１１（ａ）と（ｃ）とを比較すると、駆動周波数が３６０Ｈｚである場合、駆動周波数が１８０Ｈｚの場合と比べて透過率は低下していることが分かる。これは、液晶の応答速度が限られているためである。
【００１４】
このように透過率が低くなると、良好な表示を行うために必要な明るさを確保することができなくなる。そこで、最大の透過率を得るために、スプレイ転移が起こらない範囲で最低の黒挿入率（以下、臨界黒挿入率という）を設定する必要がある。
【００１５】
本発明者等は、鋭意検討の結果、臨界黒挿入率が顕著に駆動周波数に依存しており、ある特定の駆動周波数領域でピークとなることを知見した。
【００１６】
本発明はこのような知見に鑑みてなされており、その目的は、駆動周波数に応じた適切な臨界黒挿入率で黒挿入を行うことにより、動画表示に適した液晶表示装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、映像表示を行っている場合にベンド配向をなしている液晶が配列された液晶層と、前記液晶層のリタデーションを補償するための少なくとも１枚の位相差板とを有する液晶表示素子を備え、所定の駆動周波数にしたがって、各フレーム期間ごとに映像信号と前記ベンド配向の状態を維持するためのベンド配向維持信号とを所定の割合で前記液晶表示素子に書き込み、前記映像信号及び前記ベンド配向維持信号に応じて前記液晶層のリタデーションを変化させることにより前記液晶表示素子の表示用の光の透過率を変化させて表示を行う液晶表示装置において、駆動周波数を切り替えて前記液晶表示素子の動作を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
このように構成すると、駆動周波数を適宜切り替えることによってスプレイ転移を回避することができ、良好な映像表示を安定して行うことが可能となる。
【００１９】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記制御手段は、切り替えた駆動周波数に応じて前記割合を変更して前記液晶表示素子の動作を制御するようにしてもよい。
【００２０】
このように構成すると、駆動周波数に応じて適切な割合でベンド配向維持信号を液晶表示素子に書き込むことができるようになるため、スプレイ転移を回避することがで、良好な映像表示を安定して行うことが可能となる。
【００２１】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記液晶表示素子は、互いに交差するように配列された複数のゲート線及び複数のソース線、前記ゲート線に走査信号を出力するゲートドライバ、前記ソース線に前記映像信号及び前記ベンド配向維持信号を出力するベンド配向維持ドライバ、マトリクス状に配置された画素電極、並びに前記画素電極のそれぞれに対応して設けられ、前記ゲート線を介して供給される走査信号に応じて前記画素電極と前記ソース線との間の導通／非導通が切り換えられることにより前記ソース線を介して供給される前記映像信号及び前記ベンド配向維持信号を前記画素電極に書き込み得るスイッチング素子を有するアレイ基板と、前記アレイ基板に対向する対向基板と、前記対向基板に設けられ、前記画素電極との間に電位差を発生させることにより前記液晶を駆動する対向電極とを備えるようにしてもよい。
【００２２】
これにより、良好な映像表示を安定して行うことができるアクティブマトリクス型の液晶表示装置を実現することができる。
【００２３】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、赤、緑、及び青の各色光をそれぞれ発する光源を有する照明装置と、前記光源が各色光をそれぞれ時分割で発光するように前記照明装置を制御する照明装置制御手段とを更に備え、前記制御手段は、前記ゲートドライバ、前記ソースドライバ及び前記照明装置制御手段を同期制御するようにしてもよい。
【００２４】
これにより、スプレイ転移を回避し且つ色割れ等を軽減することができるＦＳＣ方式の液晶表示装置を実現することができる。
【００２５】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記液晶表示素子は、互いに交差するように配列された複数のゲート線及び複数のソース線、前記ゲート線に走査信号を出力するゲートドライバ、前記ソース線に前記映像信号を出力するソースドライバ、前記ソース線に前記ベンド配向維持信号を出力するベンド配向維持ドライバ、マトリクス状に配置された画素電極、及び前記画素電極のそれぞれに対応して設けられ、前記ゲート線を介して供給される走査信号に応じて前記画素電極と前記ソース線との間の導通／非導通が切り換えられることにより前記ソース線を介して供給される前記映像信号及び前記ベンド配向維持信号を前記画素電極に書き込み得るスイッチング素子を有するアレイ基板と、前記アレイ基板に対向する対向基板と、前記対向基板に設けられ、前記画素電極との間に電位差を発生させることにより前記液晶を駆動する対向電極とを備えるようにしてもよい。
【００２６】
このようにベンド配向維持信号を供給するベンド配向維持ドライバを設けることによって、ソースドライバがベンド配向維持信号を供給する必要がなくなるため、ソースドライバの負担を軽減することができる。
【００２７】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、赤、緑、及び青の各色光をそれぞれ発する光源を有する照明装置と、前記光源が各色光をそれぞれ時分割で発光するように前記照明装置を制御する照明装置制御手段とを更に備え、前記制御手段は、前記ゲートドライバ、前記ソースドライバ、前記ベンド配向維持ドライバ及び前記照明装置制御手段を同期制御するようにしてもよい。
【００２８】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記駆動周波数を、フレーム周波数のｎ（ｎは１以上の整数）倍としてもよい。また、前記フレーム周波数を６０Ｈｚとしてもよい。さらに、前記ｎを４としてもよく、６としてもよい。ｎの値は、液晶表示素子の性能（例えばソースドライバのスルーレート及び液晶の応答速度等）に応じて決定されることになる。
【００２９】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記液晶層又はその液晶層の近傍の温度を測定する温度センサを更に備え、前記制御手段は、前記温度センサの測定結果に応じて駆動周波数を切り替えるようにしてもよい。これにより、液晶層の温度に応じた適切な駆動周波数で表示動作を行うことができる。
【００３０】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記制御手段は、前記液晶層又はその液晶層の近傍の温度が所定の温度である場合に駆動周波数を切り替えるようにしてもよい。ここで、前記所定の温度を４０℃以上６０℃以下としてもよい。
【００３１】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記制御手段は、前記液晶層の温度が所定の温度未満である場合には駆動周波数を１８０Ｈｚとし、前記液晶層の温度が所定の温度以上である場合には駆動周波数を３６０Ｈｚとするようにしてもよい。
【００３２】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記ベンド配向維持信号を黒表示のための信号としてもよい。
【００３３】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記ベンド配向維持信号の割合を１０％以上３０％以下としてもよい。
【００３４】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記液晶層の厚みを２μｍ以上４μｍ以下としてもよい。
【００３５】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、５８９ｎｍの波長の光に対する室温での前記液晶の屈折率異方性Δｎと前記液晶層の厚みｄとの積Δｎｄを０．５μｍ以上０．８μｍ以下としてもよい。
【００３６】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記液晶のバルク粘度を６０ｍＰａ・ｓ以下としてもよい。
【００３７】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、前記液晶表示素子は、黒表示から白表示へ移行する場合における前記液晶の応答時間が２．２ｍｓ以下となるように構成されていてもよい。
【００３８】
また、前記発明に係る液晶表示装置において、黒表示の場合の前記液晶表示素子に対する印加電圧を４．５Ｖ以上７．５Ｖ以下としてもよい。
【００３９】
さらに、前記発明に係る液晶表示装置において、前記液晶をシアノ含有系液晶としてもよい。ここで、前記液晶のシアノ含有率を５％以上２０％以下としてもよい。
【００４０】
また、本発明に係る液晶表示装置は、映像表示を行っている場合にベンド配向をなしている液晶が配列された液晶層と、前記液晶層のリタデーションを補償するための少なくとも１枚の位相差板とを有する液晶表示素子を備え、所定の駆動周波数にしたがって、各フレーム期間ごとに映像信号と前記ベンド配向の状態を維持するためのベンド配向維持信号とを所定の割合で前記液晶表示素子に書き込み、前記映像信号及び前記ベンド配向維持信号に応じて前記液晶層のリタデーションを変化させることにより前記液晶表示素子の表示用の光の透過率を変化させて表示を行う液晶表示装置において、複数の駆動周波数における前記割合と前記透過率との関係を予め求めておき、その求めた結果に基づいて特定された前記透過率が最大となる駆動周波数で前記液晶表示素子の動作を制御する制御手段を備えることを特徴とする。これにより、ベンド配向を維持しつつ良好な映像表示を行うことができる。
【００４１】
さらに、本発明に係る液晶表示装置は、映像表示を行っている場合にベンド配向をなしている液晶が配列された液晶層と、前記液晶層のリタデーションを補償するための少なくとも１枚の位相差板とを有する液晶表示素子を備え、所定の駆動周波数にしたがって、各フレーム期間ごとに映像信号と前記ベンド配向の状態を維持するためのベンド配向維持信号とを所定の割合で前記液晶表示素子に書き込み、前記映像信号及び前記ベンド配向維持信号に応じて前記液晶層のリタデーションを変化させることにより前記液晶表示素子の表示用の光の透過率を変化させて表示を行う液晶表示装置において、複数の駆動周波数における前記割合と前記透過率との関係を予め求めておき、その求めた結果に基づいて特定された前記割合が最低となる駆動周波数で前記液晶表示素子の動作を制御する制御手段を備えることを特徴とする。これにより、ベンド配向を維持しつつ良好な映像表示を行うことができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図であり、図２はその液晶表示装置が備える液晶セルの構成を模式的に示す断面図である。また、図３はその液晶表示装置が備える液晶層に注入された液晶の配向状態を模式的に示す断面図である。なお、図では、説明の便宜上、Ｘ方向を液晶表示装置１００の上方向としている。
【００４４】
図１に示すとおり、液晶表示装置１００は、液晶表示素子（液晶表示パネル）１０を備えており、該液晶表示パネル１０は液晶セル１２の両側に位相差板１１及び偏光板１３が順に貼り付けられて構成されている。また、液晶セル１２は、図２に示すように、２枚の基板、すなわち上側基板１０２及び下側基板１０３を備えている。上側基板１０２及び下側基板１０３は、セルギャップＣＧを保持すべくスペーサ９を介して対向して配置されており、上側基板１０２と下側基板１０３との間に形成された間隙に液晶２６が注入されることにより液晶層４が形成されている。
【００４５】
上側基板１０２は、ガラス基板１の下面に透明電極２及び配向膜３が順に積層形成されて構成されている。一方、下側基板１０３は、ガラス基板８の上面に透明電極７及び配向膜６が順に積層形成されて構成されている。
【００４６】
なお、前述した配向膜３，６には、公知のラビング処理等によって、液晶２６を平行且つ同一方向に配向させるべく配向処理が施されている。
【００４７】
このように構成された液晶表示パネル１０は、透明電極２と透明電極７との間に所定の電圧が印加されることにより液晶２６の配向状態をスプレイ配向（図３（ａ））からベンド配向（図３（ｂ））に転移させ、このベンド配向状態により映像表示を行う。すなわち、いわゆるＯＣＢモードの液晶表示パネルである。
【００４８】
また、この液晶表示パネル１０は、透明電極２と透明電極７との間に比較的低い電圧（０Ｖ以上２Ｖ以下程度）が印加されているときに白表示を行い、比較的高い電圧（４．５Ｖ以上７．５Ｖ以下程度）が印加されているときに黒表示を行う。すなわち、いわゆるノーマリホワイトモードの液晶表示パネルである。この液晶表示パネル１０は、黒表示から白表示へ移行する場合の液晶２６の応答時間（透過率の立ち上がり時間）が２．０ｍｓ、白表示から黒表示へ移行する場合の液晶２６の応答時間（透過率の立ち下がり時間）が０．２ｍｓとなるように設計されている。よって、１フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割して表示動作を行うＦＳＣ方式に対応可能な構成となっている。そのため、例えばフレーム周波数６０Ｈｚの６倍の駆動周波数３６０Ｈｚでも液晶２６は十分に応答することができる。
【００４９】
ここで、この黒表示時の電圧値は、位相差板１１の設計により、白表示を行っているときの高い透過率を維持した上で４．５Ｖ以上７．５Ｖ以下となるように設定している。この電圧値は、従来のＴＮ型液晶表示装置の場合と同等であるため、液晶表示パネルの製造コスト等の観点から好ましいといえる。
【００５０】
以上のように構成された液晶表示パネル１０の下方にはバックライト２０が配置される。このバックライト２０は、透明な矩形の合成樹脂板からなる導光板２２と、該導光板２２の一の端面２２ａ近傍に該端面２２ａに臨んで配置された光源２１と、導光板２２の下方に配置された反射板２３と、導光板２２の上面に設けられた拡散シート２４とを含んで構成されている。
【００５１】
バックライト２０が備える光源２１は、光の３原色である赤、緑、青の各色を発光するＬＥＤが順次に反復して配列されているＬＥＤアレイである。
【００５２】
なお、ＬＥＤは点滅等の制御が容易であるため本発明の液晶表示装置のバックライト２０が備える光源２１として適しているが、これに限定されるわけではない。例えば、高輝度を実現するために冷陰極管を光源２１として用いるような構成であってもよい。
【００５３】
以上のように構成されたバックライト２０では、光源２１から発せられた光が端面２２ａから導光板２２に入射する。この入射した光は、導光板２２の内部で多重散乱してその上面の全面から出射する。この際、導光板２２の下に漏れて反射板２３に入射した光は、反射板２３で反射されて導光板２２内に戻される。そして、導光板２２から出射した光は拡散シート２４で拡散され、その拡散された光が液晶表示パネル１０に入射する。これにより、液晶表示パネル１０の全体に赤、緑又は青の光が均一に照射される。
【００５４】
図４は、実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置１００の構成を示すブロック図である。図１及び図２をも併せて参照すると、液晶表示パネル１０は、周知のＴＦＴ（Thin Film Transistor）タイプの表示パネルであり、内面に対向電極（図示せず）が形成された対向基板（図示せず）と、内面に画素電極３９、ゲート線３１、ソース線３２及びＴＦＴ３３が形成されたアレイ基板（図示せず）とが液晶層４を挟んで対向するように配置されて構成されている。また、アレイ基板では、ゲート線３１及びソース線３２が交互に交差するように配設されると共に、そのゲート線３１及びソース線３２で区画された各画素毎に画素電極３９及びＴＦＴ３３が形成されている。そして、この液晶表示パネル１０のゲート線３１をゲートドライバ３４がソース線３２をソースドライバ３５及び黒挿入ドライバ４０がそれぞれ駆動し、これらのゲートドライバ３４、ソースドライバ３５及び黒挿入ドライバ４０を制御回路３６によって制御するように構成されている。
【００５５】
以上のように構成された液晶表示装置１００においては、各色光を発するＬＥＤを所定の周期で順次発光させるために、制御回路３６がバックライト制御回路３７に制御信号を出力する。また、その発光と同期して表示を行うために、同じく制御回路３６が、外部から入力される映像信号３８をフィールドシーケンシャルカラー方式用の映像信号（サブフレーム期間ごとに映像を表示するように時間軸方向に圧縮された映像信号）に変換し、その変換した映像信号に応じてゲートドライバ３４及びソースドライバ３５に制御信号をそれぞれ出力する。その結果、ゲートドライバ３４がゲート線３１にＴＦＴ３３をオンにするための電圧に対応する走査信号を出力することにより各画素のＴＦＴ３３を順次オンさせ、一方、ソースドライバ３５がそのタイミングに合わせてソース線３２を通じて映像信号を各画素の画素電極３９に順次書き込む。
【００５６】
より具体的には、ゲートドライバ３４が、前述した走査信号を１行目のゲート線３１に出力することにより、その１行目のゲート線３１と接続されているＴＦＴ３３をオンにする。そして、このようにＴＦＴ３３がオンになったときに、ソースドライバ３５から各ソース線３２に対して出力された映像信号が１行目の画素の画素電極３９に書き込まれる。
【００５７】
次に、ゲートドライバ３４が、ＴＦＴ３３をオフにするための電圧に対応する信号を１行目のゲート線３１に出力して、その１行目のゲート線３１と接続されているＴＦＴ３３をオフにする。また、ゲートドライバ３４は、これと同時に、前記走査信号を２行目のゲート線３１に出力することによって、その２行目のゲート線３１と接続されているＴＦＴ３３をオンにする。そして、１行目の場合と同様に、ソースドライバ３５から各ソース線３２に対して出力された映像信号が２行目の画素の画素電極３９に書き込まれる。
【００５８】
これ以降も同様に動作することにより、各行の画素の画素電極３９に映像信号が順次書き込まれる。その結果、対向電極と画素電極３９との間に電位差が発生して液晶２６が駆動され、バックライト２０から出射される光の透過率が変化する。これにより、観察者の目に映像信号３８に対応する映像が映ることになる。
【００５９】
また、各サブフレーム期間には、映像信号以外にもリセット信号としての黒信号が書き込まれる。制御回路３６は、後述するようにして設定された黒挿入率にしたがって、ゲートドライバ３４及び黒挿入ドライバ４０に制御信号をそれぞれ出力する。その結果、ゲートドライバ３４がゲート線３１に走査信号を出力することにより各画素のＴＦＴ３３を順次オンさせ、一方、黒挿入ドライバ４０がそのタイミングに合わせてソース線３２を通じて黒信号を各画素の画素電極３９に順次書き込む。
【００６０】
以上のように黒挿入ドライバ４０を設けずに、ソースドライバが映像信号及び黒信号の両信号を供給するような構成とすることも可能である。しかし、そのような構成にすると、駆動周波数を３６０Ｈｚとして映像表示を行う場合、ソースドライバを通常の６０Ｈｚ駆動の１２倍速で動作させる必要がある。これに対して、本実施の形態のように黒挿入ドライバ４０を設けるような構成とすると、ソースドライバ３５及び黒挿入ドライバ４０をそれぞれ６倍速で動作させれば足りるので、各ドライバの負担を軽減することができる。なお、液晶表示パネルが有する画素の数が少なく、ソースドライバの１２倍速動作が可能である場合であれば、ソースドライバが映像信号及び黒信号の両信号を供給するようにしてもよいことは言うまでもない。また、表示画面を上下に分割することによりソースドライバの動作周波数を低減することも有効である。
【００６１】
なお、本実施の形態ではこのように黒信号をリセット信号としているが、３色の光源２１をすべて消灯させる期間がある場合であれば、必ずしもリセット信号が黒信号である必要はない。しかしながら、このように３色の光源２１をすべて消灯させる期間がない場合、黒信号をリセット信号としなければいわゆる黒浮きが発生することになる。ここで、前記期間を設けた上で黒信号をリセット信号としない場合は、蓄積容量線をゲート線３１と平行に配設し、その蓄積容量線と対向電極とを用いて一括でリセット信号の書き込みを行うようにすることが望ましい。
【００６２】
次に、本実施の形態における黒挿入率の設定について説明する。
【００６３】
図５は臨界黒挿入率と駆動周波数との関係を示すグラフである。なお、この図は、液晶層４の温度が８０℃、セルギャップＣＧが２．６μｍ、液晶２６のΔｎが約０．２５、バルク粘度が４９ｍＰａ・ｓの場合における臨界黒挿入率と駆動周波数との関係を例示している。なお、本明細書において、Δｎは５８９ｎｍの波長の光に対する室温での液晶の屈折率異方性を示している。
【００６４】
図５を参照すると、臨界黒挿入率が、駆動周波数が１２０Ｈｚのときにピークとなることが分かる。ＦＳＣ方式の場合、赤、緑、青の３色に係るサブフレーム期間により１フレーム期間を構成することが一般的であるので、フレーム周波数６０Ｈｚの３倍である１８０Ｈｚで表示動作を行うことが多い。このように駆動周波数が１８０Ｈｚである場合、前述したような臨界黒挿入率のピークの影響で、臨界黒挿入率は約３０％となる。また、駆動周波数が３６０Ｈｚである場合、そのようなピークの影響がほとんどなくなり、臨界黒挿入率が１５％以下となることが分かる。このように、臨界黒挿入率は駆動周波数に対して顕著な依存性を有している。
【００６５】
図６は、液晶２６の応答時間に基づいて計算された黒挿入率と相対輝度との関係を示すグラフである。図６において、６ａは駆動周波数が１８０Ｈｚである場合の前記関係を、６ｂは駆動周波数が３６０Ｈｚである場合の前記関係をそれぞれ示している。
【００６６】
図１１に示したように、黒挿入率が同一である場合、液晶の応答速度が限られているため、駆動周波数が３６０Ｈｚである場合の方が１８０Ｈｚである場合よりも輝度が低下する。しかしながら、図５に示したように、実際には、液晶層の温度が８０℃である場合における臨界黒挿入率は、駆動周波数が１８０Ｈｚであるときは約３０％であるのに対して、駆動周波数が３６０Ｈｚであるときは約１５％である。そして、図６に示すように、駆動周波数が１８０Ｈｚで黒挿入が３０％である場合と、駆動周波数が３６０Ｈｚで黒挿入率が１５％である場合とを比較すると、液晶表示パネルの透過率は後者の方が高くなる。よって、液晶層４の温度が８０℃である場合では、駆動周波数を３６０Ｈｚとした方が良好な表示を実現することができる。
【００６７】
そこで、本実施の形態の液晶表示装置１００が備える制御回路３６は、駆動周波数が３６０Ｈｚで、黒挿入率が１５％となるようにゲートドライバ３４、ソースドライバ３５、黒挿入ドライバ４０及びバックライト制御回路３７を制御する。
【００６８】
なお、発明者等の検討では、臨界黒挿入率は、多くの場合１０％以上３０％以下となる。
【００６９】
ところで、ここでは駆動周波数が１８０Ｈｚである場合と３６０Ｈｚである場合とを比較しているが、これに限定されるわけではない。すなわち、本発明の主旨は、臨界黒挿入率の周波数依存性及び液晶の応答時間を予め測定しておき、比較対象となる駆動周波数における黒挿入率と透過率（又は相対輝度）との関係を計算し、これらに基づいて最大の透過率が得られる駆動周波数を特定し、その特定した駆動周波数で映像表示を行うことにある。したがって、例えば駆動周波数が２４０Ｈｚである場合を比較対象にすることも容易に想定される。
【００７０】
以上のように、本実施の形態では、臨界黒挿入率の制約の下で最大の透過率が得られる駆動周波数を特定し、その特定した駆動周波数で映像表示を行っているが、この駆動周波数は必ずしも黒挿入率そのものが最低となる駆動周波数と一致するわけではない。ところで、臨界黒挿入率が周波数に依存しているのは、液晶の配向状態がスプレイ配向からベンド配向へ、又はベンド配向からスプレイ配向へ転移することに起因して発生する液晶の流れの影響であると推察される。この推察が正しければ、液晶の流れが発生している際には表示が不安定になることが予想される。このような場合、表示を安定させるために、できる限り黒挿入率を低くすることが望ましい。そこで、本実施の形態のように最大の透過率が得られる駆動周波数ではなく、黒挿入率が最低となる駆動周波数を特定し、その特定した駆動周波数で映像表示を行うようにしてもよい。
【００７１】
なお、駆動周波数が６０Ｈｚである場合であって臨界黒挿入率が顕著に増大するときには、カラーフィルタを備える液晶表示パネルに本発明を適用することも可能である。図７は、液晶層の温度が８０℃、セルギャップが４．５μｍの場合の液晶表示パネルにおける臨界黒挿入率と駆動周波数との関係を示すグラフである。図７において、７ａは液晶が非シアノ含有系液晶である場合の前記関係を、７ｂは液晶が１０％シアノ含有系液晶である場合の前記関係をそれぞれ示している。
【００７２】
図７に示すように、液晶が非シアノ含有系液晶である場合、駆動周波数６０Ｈｚの付近では、臨界黒挿入率が２５％程度必要となるが、駆動周波数が１２０Ｈｚ又は１８０Ｈｚのときは臨界黒挿入率はそれよりも低下している。これに対して、液晶が１０％シアノ含有系液晶である場合、非シアノ含有系の場合と比べて、臨界黒挿入率のピークが高周波側にシフトしており、駆動周波数が６０Ｈｚのときにおける臨界黒挿入率を低下させることができる。この臨界黒挿入率の低下に伴って透過率を向上させることができるので、液晶が１０％シアノ含有系液晶である場合の方が望ましい。シアノ含有率を増加させると液晶のバルク粘度を低下させることができ、その結果液晶の応答速度が向上するため望ましいが、長期使用に対する信頼性が低下することになる。そのため、シアノ含有率は５％以上２０％以下が望ましいと考えられる。
【００７３】
なお、セルギャップＣＧを狭めることにより、液晶をより高速に応答させることが可能となる。発明者等の検討によれば、セルギャップＣＧは２μｍ以上４μｍ以下であることが望ましい。しかしながら、液晶の屈折率異方性Δｎが小さいにもかかわらずセルギャップＣＧを狭くすると、液晶の変調率が低下し、その結果透過率が低下するという問題が生じる。そのため、液晶の変調率、黒信号の電圧、及び液晶表示パネルの視野角特性等に基づいて設計される位相差板１１を考慮した上で、ΔｎとセルギャップＣＧの値ｄとの積Δｎｄを設定する必要がある。発明者等の検討によれば、Δｎｄが０．５μｍ以上０．８μｍ以下である場合に、高い変調率を確保しつつ、駆動周波数を３６０Ｈｚとするような高速な表示動作に十分対応可能な応答速度を実現することができる。
【００７４】
また、Δｎｄが前述した０．５μｍ以上０．８μｍ以下である場合であって、バルク粘度が６０ｍＰａ・ｓ以下の液晶を用いたとき、ノーマリホワイトモードにおける黒表示から白表示へ移行する際の液晶の応答時間が２．２ｍｓ以下となることが本発明者等により確認されている。
【００７５】
（実施の形態２）
実施の形態２は、駆動周波数を適宜切り替えて表示動作を行う液晶表示装置を例示する。なお、本実施の形態の液晶表示装置の構成は実施の形態１の場合と同様であるので説明を省略する。そのため、以下では図４を参照しながら説明する。
【００７６】
本実施の形態の液晶表示装置が備える制御回路３６は、駆動周波数を適宜切り替えた上で実施の形態１の場合と同様にしてゲートドライバ３４、ソースドライバ３５、黒挿入ドライバ４０及びバックライト制御回路３７を制御する。この場合、映像信号及び黒信号の書き込みを考慮すると、駆動周波数としてフレーム周波数のｎ倍を採用することが好ましい。ここで、テレビジョン受像器の場合であればフレーム周波数は６０Ｈｚであり、パーソナルコンピュータ用のモニタの場合であればフレーム周波数は７５Ｈｚも使用される。
【００７７】
そのため、フレーム周波数が６０Ｈｚである場合において、１フレーム期間が赤、緑、青の３色のサブフレーム期間からなるときは、これらフレーム周波数の３倍である１８０Ｈｚを駆動周波数として採用する。また、それ以外にも、特開平９−９０９１６号公報及び特開平８−１０１６７２号公報等に開示されているような中間色又は白色のサブフレーム期間を設けて、フレーム周波数の４倍である２４０Ｈｚで動作するようにしてもよい。さらに、赤、緑、青の３色のサブフレーム期間を２つずつ設けることによって１フレーム期間を６個のサブフレーム期間から構成し、フレーム周波数の６倍である３６０Ｈｚで動作するようにしてもよい。
【００７８】
なお、このように駆動周波数を切り替えることによって、色割れを軽減することができる。ここで、色割れとは、映像の輪郭に実際には存在しない色が観察されてしまう現象をいい、赤、緑、青の順でＬＥＤを発光させた場合において観察者の目が移動する対象物を追従するときに、その対象物の先端部が赤く観察され同じく後端部が青く観察されることに起因する。なお、色割れの詳細については特開平８−５１６３３号公報に開示されている。
【００７９】
駆動周波数が高くなると単一色が知覚される期間及び各色のＬＥＤの発光間隔が短くなるため、色割れが軽減する。したがって、制御回路３６は、例えば動画表示を行う場合には高い駆動周波数に切り替え、静止画を表示する場合には低い駆動周波数に切り替えるようにする。色割れは動画表示の場合にのみ発生するので、これにより良好な映像表示を安定して行うことが可能となる。また、ユーザの設定に応じて駆動周波数を切り替えるようにしてもよい。これにより、画質の調整を容易に行うことが可能となる。
【００８０】
本実施の形態の液晶表示装置が備える制御回路３６は、以上のようにして駆動周波数を切り替えた場合、図５に示した駆動周波数と臨界黒挿入率との関係にしたがって定められる黒挿入率にて表示動作を行うように、ゲートドライバ３４、ソースドライバ３５、黒挿入ドライバ４０及びバックライト制御回路３７を制御する。例えば、駆動周波数を１８０Ｈｚとし、黒挿入率を３０％として表示動作を行っている場合に、色割れを軽減させる等の目的で駆動周波数を３６０Ｈｚに切り替えたときは、黒挿入率を、駆動周波数３６０Ｈｚに対応する臨界黒挿入率である１５％に設定して各ドライバ等を制御する。このように動作することにより、駆動周波数に応じた適切な黒挿入率で映像表示を行うことが可能となる。その結果、スプレイ転移を発生させることなく、良好な映像表示を安定して行うことができる。
【００８１】
（実施の形態３）
図５では、液晶層の温度が８０℃である場合における臨界黒挿入率の周波数依存性を示したが、液晶層の温度が上昇すると臨界黒挿入率のピーク位置は高周波側に移動する。このように、臨界黒挿入率の周波数依存性は液晶層の温度により変化する。そこで、実施の形態３では、液晶層の温度に応じて駆動周波数を切り替え、それに伴って黒挿入率を変更する液晶表示装置を例示する。
【００８２】
図８は、液晶層の温度と臨界黒挿入率との関係を示すグラフである。図８においては、駆動周波数が１８０Ｈｚである場合の前記関係を例示している。
【００８３】
図８に示すように、液晶層の温度が４０℃以上になると臨界黒挿入率が顕著に増加する。このことから、液晶層の温度が所定の温度未満である場合とその所定の温度以上である場合とでは駆動周波数を切り替えることが望ましいことが分かる。ここで、その所定の温度としては例えば４０℃以上６０℃以下に設定し、その所定の温度未満である場合には駆動周波数を１８０Ｈｚとし、その所定の温度以上である場合には駆動周波数を３６０Ｈｚとすることが望ましい。
【００８４】
図９は、実施の形態３に係る本発明の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図９に示すように、本実施の形態の液晶表示装置は温度センサ４１を備えており、該温度センサ４１は制御回路３６に接続されている。この温度センサ４１は、液晶層の温度を検出するために設けられている。そのため、実際に液晶層内に接するように設けられていることが望ましいが、少なくとも液晶層の温度を検出可能な位置に設けられていればよい。また、液晶層の近傍の温度を測定することによって液晶層の温度を予測するような構成であってもよい。この温度センサ４１は、焦電効果を利用する焦電センサ、熱電効果を利用する熱電対等で構成される。熱電対で構成される場合はＫ熱電対であることが望ましい。
【００８５】
なお、本実施の形態の液晶表示装置のその他の構成については実施の形態１の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。
【００８６】
次に本実施の形態の液晶表示装置の動作について説明する。
【００８７】
前述した温度センサ４１は、測定した温度を電圧に変換した後に制御回路３６に出力する。なお、この出力するタイミングは任意であり、連続的に出力するようにしてもよく、所定の周期で出力するようにしてもよい。
【００８８】
このようにして温度センサ４１からの出力を受けた制御回路３６は、液晶層４の温度が所定の温度未満であるかそれとも以上であるかを判定する。ここで所定の温度としては前述したように４０℃以上６０℃以下であることが望ましい。
【００８９】
制御回路３６は、液晶層４の温度が所定の温度未満であると判定した場合、駆動周波数１８０Ｈｚで表示動作を行うように、ゲートドライバ３４、ソースドライバ３５、黒挿入ドライバ４０及びバックライト制御回路３７を制御する。
【００９０】
一方、制御回路３６は、液晶層４の温度が所定の温度以上であると判定した場合、駆動周波数３６０Ｈｚで表示動作を行うように、ゲートドライバ３４、ソースドライバ３５、黒挿入ドライバ４０及びバックライト制御回路３７を制御する。
【００９１】
このように動作することにより、スプレイ転移を発生させることなく、良好な映像表示を安定して行うことができる。
【００９２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、駆動周波数を適宜切り替えることによってスプレイ転移を回避することができるので、良好な映像表示を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置が備える液晶セルの構成を模式的に示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置が備える液晶層に注入された液晶の配向状態を模式的に示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図５】臨界黒挿入率と駆動周波数との関係を示すグラフである。
【図６】液晶の応答時間に基づいて計算された黒挿入率と相対輝度との関係を示すグラフである。
【図７】臨界黒挿入率と駆動周波数との関係を示すグラフである。
【図８】液晶層の温度と臨界黒挿入率との関係を示すグラフである。
【図９】実施の形態３に係る本発明の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】黒挿入駆動における信号書き込み動作の例を示す説明図である。
【図１１】フィールドシーケンシャルカラー方式の液晶表示装置の表示動作の一例を示すタイミングチャートであり、（ａ）は駆動周波数が１８０Ｈｚ、黒挿入率が２５％である場合の映像信号及び黒信号の電圧波形並びに液晶表示パネル１０の透過率の変化を、（ｂ）は駆動周波数が１８０Ｈｚ、黒挿入率が２５％である場合であって黒信号の書き込みを行わないときの映像信号の電圧波形及び液晶表示パネル１０の透過率の変化を、（ｃ）は駆動周波数が３６０Ｈｚ、黒挿入率が２５％である場合の映像信号及び黒信号の電圧波形並びに液晶表示パネル１０の透過率の変化をそれぞれ示している。
【符号の説明】
１  ガラス基板
２  透明電極
３  配向膜
４  液晶層
６  配向膜
７  透明電極
８  ガラス基板
９  スペーサ
１０  液晶表示パネル
１１  位相差板
１２  液晶セル
１３  偏光板
２０  バックライト
２１  光源
２２  導光板
２３  反射板
２４  拡散シート
３１  ゲート線
３２  ソース線
３３  ＴＦＴ
３４  ゲートドライバ
３５  ソースドライバ
３６  制御回路
３７  バックライト制御回路
３８  映像信号
３９  画素電極
４０  黒挿入ドライバ
４１  温度センサ
１００  液晶表示装置
１０２  上側基板
１０３  下側基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004084062.tif 000008
【図８】
0004084062.tif 000009
【図９】
0004084062.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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