(57)【要約】【課題】外部からの調光信号に対する表示パネルの明るさを直線的な関係で変化させる。【解決手段】表示制御回路は、スタート信号ＳＴＨＡ，ＳＴＨＢを発生する垂直タイミング制御回路１１と、信号ＳＴＨＡの制御により複数のＯＣＢ液晶画素ＰＸを所定行数単位で順次駆動して駆動行の画素ＰＸに階調表示用画素電圧を保持させ、信号ＳＴＨＢ信号の制御により画素ＰＸを所定行数単位で一緒に駆動して駆動行の画素ＰＸに黒挿入用画素電圧を保持させるパネル駆動部ＹＤ，ＸＤと、画素ＰＸの行に略平行な複数のバックライト光源ＬＤを駆動する光源駆動部１４，１５，ＬＤとを備える。特に、光源駆動部１４，１５，ＬＤは複数の光源ＢＬを所定デューティ比で順次点滅させる動作を信号ＳＴＨＡに同期して開始するように構成され、所定デューティ比が最大値において階調表示用画素電圧の保持期間と黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する階調表示用画素電圧の保持期間の比率を越えないように外部からの調光信号ＤＩＭに対応して決定される。【選択図】図１
2006084710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＯＣＢ液晶画素が略マトリクス状に配置される表示パネルの表示制御回路であって、階調表示開始信号および黒挿入開始信号を発生するタイミング制御回路と、前記階調表示開始信号の制御により前記複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で順次駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に階調表示用画素電圧を保持させ、前記黒挿入開始信号の制御により前記複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で一緒に駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に黒挿入用画素電圧を保持させるパネル駆動部と、前記複数のＯＣＢ液晶画素の行に略平行に並べられる複数のバックライト光源を駆動する光源駆動部とを備え、前記光源駆動部は前記複数のバックライト光源を所定デューティ比で順次点滅させる動作を階調表示開始信号に同期して開始するように構成され、前記所定デューティ比が最大値において前記階調表示用画素電圧の保持期間と前記黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する前記階調表示用画素電圧の保持期間の比率を越えないように外部からの調光信号に対応して決定されることを特徴とする表示制御回路。
【請求項２】
前記光源駆動部は前記複数のバックライト光源に対する駆動電圧をそれぞれ発生する複数の電圧変換インバータ、前記階調表示用画素電圧の保持期間と前記黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する前記階調表示用画素電圧の保持期間の比率以下のデューティ比を表すように前記外部からの調光信号を変換する調光信号変換回路と、前記階調表示開始信号に応答して前記調光信号変換回路の変換結果に対応したデューティ比を有するパルス幅変調信号を発生しこのパルス幅変調信号を前記複数のバックライト光源のピッチに対応した位相差で前記複数の電圧変換インバータに出力するインバータ制御回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示制御回路。
【請求項３】
前記外部からの調光信号は可変デューティ比のパルス幅変調信号であり、前記調光信号変換回路は前記外部からの調光信号のデューティ比を数値として検出し、変換テーブルを用いてこの数値を変換した変換結果を出力するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の表示制御回路。
【請求項４】
前記変換テーブルは前記階調表示用画素電圧の保持期間に対する前記黒挿入用画素電圧の保持期間の比率である黒挿入率毎に異なる内容に設定されることを特徴とする請求項３に記載の表示制御装置。
【請求項５】
複数のＯＣＢ液晶画素が略マトリクス状に配置される表示パネルの表示制御方法であって、階調表示開始信号および黒挿入開始信号を発生し、前記階調表示開始信号の制御により前記複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で順次駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に階調表示用画素電圧を保持させ、前記黒挿入開始信号の制御により前記複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で一緒に駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に黒挿入用画素電圧を保持させ、前記複数のＯＣＢ液晶画素の行に略平行に並べられる複数のバックライト光源を所定デューティ比で順次点滅させる動作を前記階調表示開始信号に同期して開始し、前記所定デューティ比が最大値において前記階調表示用画素電圧の保持期間と前記黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する前記階調表示用画素電圧の保持期間の比率を越えないように外部からの調光信号に対応して決定されることを特徴とする表示制御方法。
【請求項６】
複数のＯＣＢ液晶画素が略マトリクス状に配置される表示パネルと、階調表示開始信号および黒挿入開始信号を発生するタイミング制御回路と、前記階調表示開始信号の制御により前記複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で順次駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に階調表示用画素電圧を保持させ、前記黒挿入開始信号の制御により前記複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で一緒に駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に黒挿入用画素電圧を保持させるパネル駆動部と、前記複数のＯＣＢ液晶画素の行に略平行に並べられる複数のバックライト光源を駆動する光源駆動部とを備え、前記光源駆動部は前記複数のバックライト光源を所定デューティ比で順次点滅させる動作を前記階調表示開始信号に同期して開始するように構成され、前記所定デューティ比が最大値において前記階調表示用画素電圧の保持期間と前記黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する前記階調表示用画素電圧の保持期間の比率を越えないように外部からの調光信号に対応して決定されることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＯＣＢ(Optically Compensated Birefringence）モードの液晶表示パネルを用いた動画表示に適する表示制御回路、表示制御方法、および液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に代表される平面表示装置は、コンピュータ、カーナビゲーションシステム、あるいはテレビ受信機等の表示装置として広く利用されている。
【０００３】
液晶表示装置は、一般に複数の液晶画素のマトリクスアレイを含む液晶表示パネル、この液晶表示パネルを照明するバックライト、並びにこれら表示パネルおよびバックライトを制御する表示制御回路を有する。液晶表示パネルはアレイ基板および対向基板間に液晶層を挟持した構造である。
【０００４】
アレイ基板は略マトリクス状に配置される複数の画素電極、複数の画素電極の行に沿って配置される複数のゲート線、複数の画素電極の列に沿って配置される複数のソース線、複数のゲート線および複数のソース線の交差位置近傍に配置される複数のスイッチング素子を有する。各スイッチング素子は例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなり、１ゲート線が駆動されたときに導通して１ソース線の電位を１画素電極に印加する。対向基板には、アレイ基板に配置された複数の画素電極に対向するように共通電極が設けられる。一対の画素電極および共通電極はこれら電極間に位置する液晶層の一部である画素領域と共に画素を構成し、画素領域において液晶分子配列を画素電極および共通電極間の電界によって制御する。表示制御回路は複数のゲート線を駆動するゲートドライバ、複数のソース線を駆動するソースドライバ、並びにこれらゲートドライバ、ソースドライバ、およびバックライトを制御するコントローラ回路等を含む。  
液晶表示装置が主に動画を表示するテレビ受信機用である場合、液晶分子が良好な応答性を示すＯＣＢモードの液晶表示パネルを用いることが検討されている（特許文献１を参照）。この液晶表示パネルでは、ＯＣＢ液晶が画素電極および共通電極上で互いに平行にラビングされた配向膜によって電源投入前においてほとんど寝ているスプレー配向になる。液晶表示パネルは、電源投入に伴う初期化処理で印加する比較的強い電界によりこれらＯＣＢ液晶をスプレー配向からベンド配向に転移させてから表示動作を行う。
【０００５】
ＯＣＢ液晶が電源投入前にスプレー配向となる理由は、スプレー配向が液晶駆動電圧の無印加状態でエネルギー的にベンド配向よりも安定であるためである。このようなＯＣＢ液晶は一旦ベンド配向に転移しても、スプレー配向のエネルギーとベンド配向のエネルギーとが拮抗するレベル以下の電圧印加状態や電圧無印加状態が長期間続く場合に再びスプレー配向に逆転移してしまうという性質を有する。スプレー配向では、視野角特性がベンド配向に対して大きく異なることから表示異常となる。
【０００６】
従来、ベンド配向からスプレー配向への逆転移を防止するため、例えば１フレームの画像を表示するフレーム期間の一部で大きな電圧をＯＣＢ液晶に印加する駆動方式がとられている。ノーマリホワイトの液晶表示パネルでは、この電圧が黒表示となる画素電圧に相当するため、黒挿入駆動と呼ばれる。
【０００７】
黒挿入用画素電圧および階調表示用画素電圧は、１フレーム期間、すなわち１垂直走査期間（Ｖ）において全ての液晶画素に行単位に印加される。ここで、階調表示用画素電圧の保持期間に対する黒挿入用画素電圧の保持期間の割合が黒挿入率となる。各ゲート線を１水平走査期間（Ｈ）の半分、すなわちＨ／２期間だけ黒挿入用に駆動し、さらにＨ／２期間だけ階調表示用に駆動する場合には、垂直走査速度が黒挿入を行わない場合に対して２倍速になる。また、黒挿入用画素電圧は全画素について共通の値であるため、例えば２ゲート線を１組として一緒に駆動することもできる。各組の２ゲート線を黒挿入用に２Ｈ／３期間だけ一緒に駆動し、各々階調表示用に２Ｈ／３期間ずつ４Ｈ／３期間だけ順次駆動する場合には、垂直走査速度が黒挿入を行わない場合に対して１．５倍速になる。
【特許文献１】特開２００２−２０２４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、液晶表示パネルは画像データの更新まで表示状態を保持するホールド型表示デバイスであることから、動画表示において観察者の視覚に生じる網膜残像の影響から物体の動きを滑らかに見せることが難しい。上述の黒挿入駆動は画素輝度を擬似的に離散的な疑似インパルス応答の波形にして網膜残像をクリアすることになるため、観察者の視覚によって低下する動画視認性の改善に有効である。しかし、黒挿入駆動によって得られる黒表示状態は、バックライトを消灯させたときに得られるような完全な黒ではない。このため、バックライトを点滅させるブリンキング駆動を利用してより良好な動画視認性を得ることが検討されている。ちなみに、逆転移防止するために必要な黒挿入率は２５％程度であるが、動画視認性は黒挿入率を増大させるほど向上する。
【０００９】
また、バックライトをブリンキング駆動する場合、このバックライトのデューティ比、すなわち通常１垂直走査期間である点滅周期に対する点灯期間の割合は液晶表示パネル全体の明るさを外部信号源からの調光信号に基づいて調整するために利用可能である。バックライトのデューティ比が常時点灯を意味する１００％であると、ブリンキング駆動による動画視認性の改善を期待できないが、このデューティ比を例えば７０％あるいは５０％に設定すれば、動画視認性を改善する一方で液晶表示パネル全体の明るさを低下させることができる。
【００１０】
しかしながら、調光信号によりバックライトのデューティ比を変化させても、液晶表示パネル側の黒挿入率や黒挿入タイミングの影響でバックライトが階調表示用画素電圧の保持期間中に消灯したり、黒挿入用画素電圧の保持期間中に点灯したりして、液晶表示パネルの明るさがバックライトのデューティ比の変化に対して直線的な関係で変化しない。これを解消するために外部信号源からの調光信号を非直線的に変化させることは、この外部信号源を用意するユーザの負担となるばかりか、非常に複雑な制御を必要とする。
【００１１】
本発明の目的は、バックライトのブリンキング駆動において外部からの調光信号に対する表示パネルの明るさを直線的な関係で変化させることができる表示制御回路、表示制御方法、および液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１観点によれば、複数のＯＣＢ液晶画素が略マトリクス状に配置される表示パネルの表示制御回路であって、階調表示開始信号および黒挿入開始信号を発生するタイミング制御回路と、階調表示開始信号の制御により複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で順次駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に階調表示用画素電圧を保持させ、黒挿入開始信号の制御により複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で一緒に駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に黒挿入用画素電圧を保持させるパネル駆動部と、複数のＯＣＢ液晶画素の行に略平行に並べられる複数のバックライト光源を駆動する光源駆動部とを備え、光源駆動部は複数のバックライト光源を所定デューティ比で順次点滅させる動作を階調表示開始信号に同期して開始するように構成され、所定デューティ比が最大値において階調表示用画素電圧の保持期間と黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する階調表示用画素電圧の保持期間の比率を越えないように外部からの調光信号に対応して決定される表示制御回路が提供される。
【００１３】
本発明の第２観点によれば、複数のＯＣＢ液晶画素が略マトリクス状に配置される表示パネルの表示制御方法であって、階調表示開始信号および黒挿入開始信号を発生し、階調表示開始信号の制御により複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で順次駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に階調表示用画素電圧を保持させ、黒挿入開始信号の制御により複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で一緒に駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に黒挿入用画素電圧を保持させ、複数のＯＣＢ液晶画素の行に略平行に並べられる複数のバックライト光源を所定デューティ比で順次点滅させる動作を階調表示開始信号に同期して開始し、所定デューティ比が最大値において階調表示用画素電圧の保持期間と黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する階調表示用画素電圧の保持期間の比率を越えないように外部からの調光信号に対応して決定される表示制御方法が提供される。
【００１４】
本発明の第３観点によれば、複数のＯＣＢ液晶画素が略マトリクス状に配置される表示パネルと、階調表示開始信号および黒挿入開始信号を発生するタイミング制御回路と、階調表示開始信号の制御により複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で順次駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に階調表示用画素電圧を保持させ、黒挿入開始信号の制御により複数のＯＣＢ液晶画素を所定行数単位で一緒に駆動して駆動行のＯＣＢ液晶画素に黒挿入用画素電圧を保持させるパネル駆動部と、複数のＯＣＢ液晶画素の行に略平行に並べられる複数のバックライト光源を駆動する光源駆動部とを備え、光源駆動部は複数のバックライト光源を所定デューティ比で順次点滅させる動作を階調表示開始信号に同期して開始するように構成され、所定デューティ比が最大値において階調表示用画素電圧の保持期間と黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する階調表示用画素電圧の保持期間の比率を越えないように外部からの調光信号に対応して決定される液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
これら表示制御回路、表示制御方法、および液晶表示装置では、複数のバックライト光源を所定デューティ比で順次点滅させる動作が階調表示開始信号に同期して開始され、所定デューティ比が最大値において階調表示用画素電圧の保持期間と黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する階調表示用画素電圧の保持期間の比率を越えないように外部からの調光信号に対応して決定される。このため、各バックライト光源の点灯期間を対応ＯＣＢ液晶画素による階調表示用画素電圧の保持期間の範囲で変化させることが可能となり、バックライト光源が階調表示用画素電圧の保持期間中に消灯して目標の明るさを得るために必要な照明時間を確保できなかったり、黒挿入用画素電圧の保持期間中に点灯して目標の明るさを得るために必要な非照明時間を確保できなかったりすることが防止される。従って、バックライトのブリンキング駆動において外部からの調光信号に対する表示パネルの明るさを直線的な関係で変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置について添付図面を参照して説明する。図１はこの液晶表示装置の回路構成を概略的に示す。液晶表示装置は液晶表示パネルＤＰ、表示パネルＤＰを照明するバックライトＢＬ、および表示パネルＤＰおよびバックライトＢＬを制御する表示制御回路ＣＮＴを備える。液晶表示パネルＤＰは一対の電極基板であるアレイ基板１および対向基板２間に液晶層３を挟持した構造である。液晶層３は例えばノーマリホワイトの表示動作のために予めスプレー配向からベンド配向に転移されベンド配向からスプレー配向への逆転移が周期的に印加され黒表示となる電圧により阻止されるＯＣＢ液晶を液晶材料として含む。表示制御回路ＣＮＴはアレイ基板１および対向基板２から液晶層３に印加される液晶駆動電圧により液晶表示パネルＤＰの透過率を制御する。スプレー配向からベンド配向への転移は電源投入時に表示制御回路ＣＮＴにより行われる所定の初期化処理で比較的大きな電界をＯＣＢ液晶に印加することにより得られる。
【００１７】
アレイ基板１は、例えばガラス等の透明絶縁基板上に略マトリクス状に配置される複数の画素電極ＰＥ、複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置される複数のゲート線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置される複数のソース線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）、並びにこれらゲート線Ｙおよびソース線Ｘの交差位置近傍に配置され各々対応ゲート線Ｙを介して駆動されたときに対応ソース線Ｘおよび対応画素電極ＰＥ間で導通して複数の画素スイッチング素子Ｗを有する。各画素スイッチング素子Ｗは例えば薄膜トランジスタからなり、薄膜トランジスタのゲートがゲート線Ｙに接続され、ソース−ドレインパスがソース線Ｘおよび画素電極ＰＥ間に接続される。
【００１８】
対向基板２は例えばガラス等の透明絶縁基板上に配置される赤，緑，青の着色層からなるカラーフィルタ、および複数の画素電極ＰＥに対向してカラーフィルタ上に配置される共通電極ＣＥ等を含む。各画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥは例えばＩＴＯ等の透明電極材料からなり、互いに平行にラビング処理される配向膜でそれぞれ覆われ、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥからの電界に対応した液晶分子配列に制御される液晶層３の一部である画素領域と共にＯＣＢ液晶画素ＰＸを構成する。
【００１９】
複数の液晶画素ＰＸは各々画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥ間に液晶容量ＣＬＣを有する。複数の補助容量線Ｃ１〜Ｃｍは各々対応行の液晶画素ＰＸの画素電極ＰＥに容量結合して補助容量Ｃｓを構成する。補助容量Ｃｓは画素スイッチング素子Ｗの寄生容量に対して十分大きな容量値を有する。
【００２０】
表示制御回路ＣＮＴは、複数のスイッチング素子Ｗを行単位に導通させるように複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを順次駆動するゲートドライバＹＤ、各行のスイッチング素子Ｗが対応ゲート線Ｙの駆動によって導通する期間において画素電圧Ｖsを複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ出力するソースドライバＸＤ、バックライトＢＬを駆動するバックライト駆動部ＬＤ、表示パネルＤＰの駆動用電圧を発生する駆動用電圧発生回路４、およびゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤおよびバックライト駆動部ＬＤを制御するコントローラ回路５を備える。
【００２１】
駆動用電圧発生回路４は、ゲートドライバＹＤを介して補助容量線Ｃに印加される補償電圧Ｖeを発生する補償電圧発生回路６、ソースドライバＸＤによって用いられる所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生する階調基準電圧発生回路７、および対向電極ＣＴに印加されるコモン電圧Ｖcomを発生するコモン電圧発生回路８を含む。コントローラ回路５は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてゲートドライバＹＤに対する制御信号ＣＴＹを発生する垂直タイミング制御回路１１、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてソースドライバＸＤに対する制御信号ＣＴＸを発生する水平タイミング制御回路１２、複数の画素ＰＸに対して外部信号源ＳＳから入力される画像データについて例えば黒挿入２倍速変換を行う画像データ変換回路１３、および垂直タイミング制御回路１１から出力される制御信号ＣＴＸに基づいてバックライト駆動部（インバータ）ＬＤを制御するインバータ制御回路１４を含む。画像データは複数の液晶画素ＰＸに対する複数の画素データＤＩからなり、１フレーム期間（垂直走査期間Ｖ）毎に更新される。制御信号ＣＴＹはゲートドライバＹＤに供給され、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１３から変換結果として得られる画素データＤＯと共にソースドライバＸＤに供給される。制御信号ＣＴＹは、ゲートドライバＹＤが上述のように順次複数のゲート線Ｙを駆動するために用いられ、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１３の変換結果として１行分の液晶画素ＰＸ単位に得られ直列に出力される画素データＤＯを複数のソース線Ｘにそれぞれ割り当てると共に出力極性を指定するために用いられる。
【００２２】
ゲートドライバＹＤおよびソースドライバＸＤは複数のゲート線Ｙおよび複数のソース線Ｘをそれぞれ選択するために例えばシフトレジスタ回路を用いて構成される。この場合、制御信号ＣＴＹは、階調表示開始タイミングを制御する第１スタート信号（階調表示開始信号）ＳＴＨＡ、黒挿入開始タイミングを制御する第２スタート信号（黒挿入開始信号）ＳＴＨＢ、シフトレジスタ回路においてこれらスタート信号ＳＴＨＡ，ＳＴＨＢをシフトさせるクロック信号、およびスタート信号ＳＴＨＡ，ＳＴＨＢの保持位置に対応してシフトレジスタ回路によって所定数ずつ順次または一緒に選択されるゲート線Ｙ１〜Ｙｍへの駆動信号の出力を制御する出力イネーブル信号等を含む。他方、制御信号ＣＴＸは１行分の画素データの取込開始タイミングを制御するスタート信号、シフトレジスタ回路においてこのスタート信号をシフトさせるクロック信号、スタート信号の保持位置に対応してシフトレジスタ回路によって１本ずつ選択されるソース線Ｘ１〜Ｘｎに対してそれぞれ取り込まれる１行分の画素データＤＯの並列出力タイミングを制御するロード信号、および画素データに対応する画素電圧Ｖｓの信号極性を制御する極性信号等を含む。
【００２３】
ゲートドライバＹＤは制御信号ＣＴＹの制御により１フレーム期間において複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを階調表示用および黒挿入用に順次選択し、各行の画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間Ｈだけ導通させる駆動信号としてオン電圧を選択ゲート線Ｙに供給する。画像データ変換回路１３が黒挿入２倍速変換を行う場合、１行分の入力画素データＤＩが１Ｈ毎に出力画素データＤＯとなる１行分の黒挿入用画素データＢおよび１行分の階調表示用画素データＳに変換される。階調表示用画素データＳは画素データＤＩと同じ階調値であり、黒挿入用画素データＢは黒表示の階調値である。１行分の黒挿入用画素データＢおよび１行分の階調表示用画素データＳの各々はそれぞれＨ／２期間において画像データ変換回路１３から直列に出力される。ソースドライバＸＤは上述の階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照してこれら画素データＢ，Ｓをそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。
【００２４】
画素電圧Ｖsは共通電極ＣＥのコモン電圧Ｖcomを基準として画素電極ＰＥに印加される電圧であり、例えばフレーム反転駆動およびライン反転駆動を行うようコモン電圧Ｖcomに対して極性反転される。２倍速の垂直走査速度で黒挿入駆動を行う場合には、例えばライン反転駆動およびフレーム反転駆動（１Ｈ１Ｖ反転駆動）を行うようコモン電圧Ｖcomに対して極性反転される。また、補償電圧Ｖeは１行分のスイッチング素子Ｗが非導通となるときにこれらスイッチング素子Ｗに接続されるゲート線Ｙに対応した補助容量線ＣにゲートドライバＹＤを介して印加され、これらスイッチング素子Ｗの寄生容量によって１行分の画素ＰＸに生じる画素電圧Ｖsの変動を補償するために用いられる。
【００２５】
ゲートドライバＹＤが例えばゲート線Ｙ１をオン電圧により駆動してこのゲート線Ｙ１に接続された全ての画素スイッチング素子Ｗを導通させると、ソース線Ｘ１〜Ｘｎ上の画素電圧Ｖsがこれら画素スイッチング素子Ｗをそれぞれ介して対応画素電極ＰＥおよび補助容量Ｃｓの一端に供給される。また、ゲートドライバＹＤはこのゲート線Ｙ１に対応した補助容量線Ｃ１に補償電圧発生回路６からの補償電圧Ｖeを出力し、ゲート線Ｙ１に接続された全ての画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間だけ導通させた直後にこれら画素スイッチング素子Ｗを非導通にするオフ電圧をゲート線Ｙ１に出力する。補償電圧Ｖeはこれら画素スイッチング素子Ｗが非導通になったときにこれらの寄生容量によって画素電極ＰＥから引き抜かれる電荷を低減して画素電圧Ｖsの変動、すなわち突き抜け電圧ΔＶｐを実質的にキャンセルする。
【００２６】
ここで、図１に示す液晶表示装置の動作について図２および図３を参照して説明する。図２および図３では、Ｂが各行の画素ＰＸに共通な黒挿入用画素データを表し、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…がそれぞれ１行目，２行目，３行目，…の画素ＰＸに対する階調表示用画素データを表す。＋，−はこれら画素データＢ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…が画素電圧Ｖｓに変換されてソースドライバＸＤから出力されるときの信号極性を表す。
【００２７】
図２は２倍速の垂直走査速度で黒挿入駆動を行う場合について液晶表示装置の動作を示す。ここでは、第１スタート信号ＳＴＨＡおよび第２スタート信号ＳＴＨＢがいずれもＨ／２期間分のパルス幅でゲートドライバＹＤに入力されるパルスである。第１スタート信号ＳＴＨＡが最初に入力され、第２スタート信号ＳＴＨＢが階調表示用画素電圧の保持期間に対する黒挿入用画素電圧の保持期間の比率、すなわち黒挿入率に従って第１スタート信号ＳＴＨＡよりも遅れて入力される。
【００２８】
ゲートドライバＹＤは第１スタート信号ＳＴＨＡをシフトさせて複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを１水平走査期間Ｈ当たり１本ずつ選択し、１Ｈ期間の後半でゲート線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，…に駆動信号を出力する。これに対し、ソースドライバＸＤは階調表示用画素データＳ１，Ｓ２，Ｓ３，…の各々を対応１Ｈ期間の後半において画素電圧Ｖｓに変換し、これらを１Ｈ毎に反転される極性でソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列出力する。これら画素電圧Ｖｓはゲート線Ｙ１〜Ｙｍの各々が対応１Ｈ期間の後半で駆動される間に１行目，２行目，３行目，４行目，…の液晶画素ＰＸに供給される。
【００２９】
また、ゲートドライバＹＤは第２スタート信号ＳＴＨＢをシフトさせて複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを１水平走査期間Ｈ当たり１本ずつ選択し、１Ｈ期間の前半でゲート線Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，…に駆動信号を出力する。これに対し、ソースドライバＸＤは黒挿入用画素データＢ，Ｂ，Ｂ，…の各々を対応１Ｈ期間の前半において画素電圧Ｖｓに変換し、これらを１Ｈ毎に反転される極性でソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列出力する。これら画素電圧Ｖｓはゲート線Ｙ１〜Ｙｍの各々が対応１Ｈ期間の前半で駆動される間に１行目，２行目，３行目，…の液晶画素ＰＸに供給される。尚、図２では、第１スタート信号ＳＴＨＡと第２スタート信号ＳＴＨＢとが比較的短い間隔で入力されているが、実際には階調表示用画素電圧の保持期間に対する黒挿入用画素電圧保持の期間の比率が黒挿入率に適合するように離して入力される。また、最終行付近の画素ＰＸに対する黒挿入は例えば図２の左下部分に示すように先行フレームから連続することになる。
【００３０】
また、１．５倍速の垂直走査速度で黒挿入駆動を行う場合には、画像データ変換回路１３は外部信号源ＳＳから入力され画像データについて黒挿入１．５倍速変換を行うように構成される。さらに、ソースドライバＸＤは２ライン単位反転駆動およびフレーム反転駆動（２Ｈ１Ｖ反転駆動）を行うようコモン電圧Ｖcomに対して極性反転される画素電圧Ｖｓをソース線Ｘ１〜Ｘｎに出力するように構成される。黒挿入１．５倍速変換では、２行分の入力画素データＤＩが２Ｈ期間毎に出力画素データＤＯとなる１行分の黒挿入用画素データＢおよび２行分の階調表示用画素データＳに変換される。階調表示用画素データＳは画素データＤＩと同じ階調値であり、黒挿入用画素データＢは黒表示の階調値である。１行分の黒挿入用画素データＢおよび２行分の階調表示用画素データＳの各々はそれぞれ２Ｈ／３期間において画像データ変換回路１３から直列に出力される。
【００３１】
図３は１．５倍速の垂直走査速度で黒挿入駆動を行う場合について液晶表示装置の動作を示す。ここでは、第１スタート信号ＳＴＨＡが２Ｈ／３期間分のパルス幅でゲートドライバＹＤに入力されるパルスであり、第２スタート信号ＳＴＨＢがいずれも２Ｈ期間分のパルス幅でゲートドライバＹＤに入力されるパルスである。第１スタートパルスＳＴＨＡが最初に入力され、第２スタート信号ＳＴＨＢが階調表示用画素電圧の保持期間および黒挿入用画素電圧の保持期間の比率、すなわち黒挿入率に従って第１スタート信号ＳＴＨＡよりも遅れて入力される。
【００３２】
ゲートドライバＹＤは第１スタート信号ＳＴＨＡをシフトさせて、複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを２Ｈ期間当たり２本ずつ順次選択し、対応２Ｈ期間に含まれる２番目および３番目の２Ｈ／３期間にこれら選択ゲート線Ｙ１，Ｙ２；Ｙ３，Ｙ４；…に出力される。これに対し、ソースドライバＸＤは階調表示用画素データＳ１，Ｓ２；Ｓ３，Ｓ４；…を対応２Ｈ期間に含まれる第２および第３番目の２Ｈ／３期間に画素電圧Ｖｓに変換し、これらを２Ｈ毎に反転される極性でソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列出力する。これら画素電圧Ｖｓはゲート線Ｙ１〜Ｙｍの各々が対応２Ｈ期間に含まれる第２または第３番目の２Ｈ／３期間で駆動される間に１行目，２行目，３行目，４行目，…の液晶画素ＰＸに供給される。
【００３３】
また、ゲートドライバＹＤは第２スタート信号ＳＴＨＢをシフトさせて複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを２Ｈ期間当たり２本ずつ一緒に選択し、対応２Ｈ期間に含まれる１番目の２Ｈ／３期間にこれら選択ゲート線Ｙ１，Ｙ２；Ｙ３，Ｙ４；…に駆動信号を出力する。これに対し、ソースドライバＸＤは黒挿入用画素データＢ，Ｂ，Ｂ，…の各々を対応２Ｈ期間に含まれる第１番目の２Ｈ／３期間において画素電圧Ｖｓに変換し、これらを２Ｈ毎に反転される極性でソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列出力する。これら画素電圧Ｖｓはゲート線Ｙ１〜Ｙｍの各々が対応２Ｈ期間に含まれる第１番目の２Ｈ／３期間で駆動される間に１行目，２行目，３行目，４行目，…の液晶画素ＰＸに供給される。尚、図３では、第１スタート信号ＳＴＨＡと第２スタート信号ＳＴＨＢとが比較的短い間隔で入力されているが、実際には階調表示用画素電圧の保持期間に対する黒挿入用画素電圧の保持期間の比率が黒挿入率に適合するように離して入力される。また、最終行付近の画素ＰＸに対する黒挿入は例えば図３の左下部分に示すように先行フレームから連続することになる。
【００３４】
図４は図１に示すバックライトＢＬおよび表示パネルＤＰの関係を示す。図４に示す表示画面ＤＳはマトリクス状に配置された複数のＯＣＢ液晶画素ＰＸにより構成されている。バックライトＢＬは表示パネルＤＰの背面において複数のＯＣＢ液晶画素ＰＸの行に平行に所定ピッチで並べられる例えばｋ個のバックライト光源ＢＬ１〜ＢＬｋからなる。これらバックライト光源ＢＬ１〜ＢＬｋは画面ＤＳを縦方向において等しく区分した複数の表示領域を主としてそれぞれ照明する。ここでは、バックライト光源ＢＬ１〜ＢＫｋの各々が１本の冷陰極管で構成され、約３０行分の液晶画素ＰＸからなる１表示領域を照明する。
【００３５】
図５は図１に示すインバータ制御回路１４、バックライト駆動部ＬＤ、およびバックライトＢＬの回路構成をさらに詳細に示し、図６はバックライトＢＬの平均輝度を１００％に設定するインバータ制御回路１４の動作を示す。インバータ制御回路１４は、所定デューティ比で複数のバックライト光源ＢＬ１〜ＢＬｋを順次点滅させる動作を第１スタート信号ＳＴＨＡに同期して開始させるようにバックライト駆動部ＬＤを制御する。バックライト駆動部ＬＤはバックライト光源ＢＬ１〜ＢＬｋに対してそれぞれ駆動電圧を発生するｋ個のインバータＬＤ１〜ＬＤｋからなり、インバータ制御回路１４はこれらインバータＬＤ１〜ＬＤｋをそれぞれ制御するために図５に示すｋ個のパルス幅変調信号ＰＷＭ（ＰＷＭ１〜ＰＷＭｋ）を発生する。
【００３６】
パルス幅変調信号ＰＷＭ１は垂直タイミング制御回路１１から第２スタート信号ＳＴＨＢと同様に制御信号ＣＴＸとして出力される第１スタート信号ＳＴＨＡを用いて発生される。第１スタート信号ＳＴＨＡは１行目の液晶画素ＰＸに階調表示用画素電圧を保持させる基準タイミングであり、第２スタート信号ＳＴＨＢは１行目の液晶画素ＰＸに黒挿入用画素電圧を保持させる基準タイミングである。すなわち、階調表示用画素電圧の保持期間は第１スタート信号ＳＴＨＡの入力から第２スタート信号ＳＴＨＢの入力までの期間にほぼ等しく、黒挿入用画素電圧の保持期間は第２スタート信号ＳＴＨＢの入力から次の第１スタート信号ＳＴＨＡの入力までの期間にほぼ等しい。
【００３７】
表示パネルＤＰの明るさ、すなわち輝度を１００％に設定する場合には、バックライト光源ＢＬ１〜ＢＬｋの各々のデューティ比が階調表示用画素電圧の保持期間と黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する階調表示用画素電圧の保持期間の比率にほぼ等しくなるように決定される。インバータ制御回路１４はスタート信号ＳＴＨＡの遷移（すなわち、パルス前縁または後縁）を検出してパルス幅変調信号ＰＷＭ１を高レベルに立ち上げ、この立ち上がりから階調表示用画素電圧の保持期間に対応する所定期間の経過に伴ってパルス幅変調信号ＰＷＭ１を立ち下げる。具体的には、例えばクロックパルスをカウントするカウンタを設け、スタート信号ＳＴＨＡの遷移タイミングからこのクロックパルスのカウントを開始し、所定のカウント値に達したタイミングでパルス幅変調信号ＰＷＭ１を立ち下げる。
【００３８】
これにより、このパルス幅変調信号ＰＷＭ１が階調表示用画素電圧の保持期間と黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する階調表示用画素電圧の保持期間の比率に対応する所定デューティ比を持つことになる。パルス幅変調信号ＰＷＭ２〜ＰＷＭｋはパルス幅変調信号ＰＷＭ１を遅延させて得ることができ、図６に示すようにパルス幅変調信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｋ−１に対してそれぞれ位相差Ｔだけずれている。この位相差Ｔはバックライト光源ＢＬ１〜ＢＬｋのピッチに対応して決定される。インバータＬＤ１〜ＬＤｋはインバータ制御回路１４からのパルス幅変調信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｋを駆動電圧にそれぞれ電圧変換してバックライト光源ＢＬ１〜ＢＬｋに出力する。バックライト光源ＢＬ１〜ＢＬｋはそれぞれパルス幅変調信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｋが高レベルであるときに点灯し、パルス幅変調信号ＰＷＭ１〜ＰＷＭｋが低レベルであるときに消灯する。
【００３９】
尚、パルス幅変調信号ＰＷＭ１はスタート信号ＳＴＨＡと同時に遷移するのではなく一定のオフセット時間を設けるようにしてもよい。この場合、オフセット時間は各表示領域を構成する液晶画素ＰＸの行数に基づいて決定される。
【００４０】
ここで、パルス幅変調信号ＰＷＭ１の遷移タイミングの基準として外部から供給される同期信号ＶＳＹＮＣ，ＤＥ等を利用する方式も考えられるが、スタート信号ＳＴＨＡを利用する方式のほうが、バックライト光源ＢＬ１〜ＢＬｋの各々の点灯期間および消灯期間を対応表示領域内の液晶画素ＰＸの階調表示用画素電圧の保持期間および黒挿入用画素電圧の保持期間にそれぞれ重ねるうえで高い精度を得ることができる。
【００４１】
図６では、表示パネルＤＰの輝度を１００％に設定する場合について説明したが、図１に示すようにコントローラ回路５は階調表示用画素電圧の保持期間と黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する階調表示用画素電圧の保持期間の比率以下のデューティ比を表すように外部信号源ＳＳからの調光信号ＤＩＭを変換する調光信号変換回路１５をさらに含む。調光信号ＤＩＭは、可変デューティ比のパルス幅変調信号であり、調光信号変換回路１５は調光信号ＤＩＭのデューティ比を数値として検出し、変換テーブルＴＢを用いてこの数値を変換した変換結果を出力するように構成されている。
【００４２】
図７は調光信号変換回路１５に組み込まれる黒挿入率２０％用変換テーブルＴＢの一例を示し、図８は調光信号変換回路１５に組み込まれる黒挿入率５０％用変換テーブルＴＢの一例を示す。黒挿入率が２０％である場合、図７に示す変換テーブルＴＢによりデューティ比１００％、８０％、６０％、４０％という入力値がそれぞれデューティ比８０％、５５％、４０％、２５％という出力値に変換される。すなわち、黒挿入率２０％用変換テーブルＴＢの内容は、出力値が黒挿入率＝２０％で得られる階調表示用画素電圧の保持期間と黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する階調表示用画素電圧の保持期間の比率を越えずに入力値と比例関係をなすように設定されている。また、黒挿入率が５０％である場合、図８に示す変換テーブルＴＢによりデューティ比１００％、８０％、６０％、４０％という入力値がそれぞれデューティ比５０％、４０％、３０％、２０％という出力値に変換される。すなわち、黒挿入率５０％用変換テーブルＴＢの内容は、出力値が黒挿入率＝５０％で得られる階調表示用画素電圧の保持期間と黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する階調表示用画素電圧の保持期間の比率を越えずに入力値と比例関係をなすように設定されている。
【００４３】
図９は、バックライト光源ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，…の輝度とこれらに対応する液晶画素ＰＸの透過率との関係を示す。調光信号ＤＩＭのデューティ比が１００％であると、図９に示すようにバックライト光源ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，…の点灯期間がそれぞれ対応液晶画素ＰＸに対する諧調表示用画素電圧の保持期間に一致する。これら点灯期間は調光信号ＤＩＭのデューティ比を低下させることによって短くなる。ちなみに、液晶画素ＰＸの透過率は液晶応答時間に依存して図９に示すような遅れを伴って変化する。このため、変換テーブルＴＢの内容はこの液晶応答時間を考慮して設定されることが好ましい。また、図９では、バックライト光源ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，…の応答時間が省略されているが、実際にはバックライト光源ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，…の方が液晶よりも遅れて応答することが一般的である。このため、変換テーブルＴＢの内容はこのバックライト光源ＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，…の応答時間を考慮して設定されることがさらに好ましい。
【００４４】
本実施形態の液晶表示装置では、複数のバックライト光源ＢＬ１〜ＢＫｋを所定デューティ比で順次点滅させる動作が階調表示開始信号ＳＴＨＡに同期して開始され、所定デューティ比が最大値において階調表示用画素電圧の保持期間と黒挿入用画素電圧の保持期間との合計期間に対する階調表示用画素電圧の保持期間の比率を越えないように外部からの調光信号ＤＩＭに対応して決定される。このため、各バックライト光源ＢＬ１〜ＢＫｋの点灯期間を対応ＯＣＢ液晶画素ＰＸによる階調表示用画素電圧の保持期間の範囲で変化させることが可能となり、バックライト光源ＢＬ１〜ＢＫｋが階調表示用画素電圧の保持期間中に消灯して目標の明るさを得るために必要な照明時間を確保できなかったり、黒挿入用画素電圧の保持期間中に点灯して目標の明るさを得るために必要な非照明時間を確保できなかったりすることが防止される。従って、バックライトＢＬのブリンキング駆動において外部からの調光信号ＤＩＭに対する表示パネルＤＰの明るさを直線的な関係で変化させることができる。
【００４５】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。
【図２】２倍速の垂直走査速度で黒挿入駆動を行う場合について図１に示す液晶表示装置の動作を示すタイムチャートである。
【図３】１．５倍速の垂直走査速度で黒挿入駆動を行う場合について図１に示す液晶表示装置の動作を示すタイムチャートである。
【図４】図１に示すバックライトおよび表示パネルの関係を示す図である。
【図５】図１に示すインバータ制御回路、バックライト駆動部、およびバックライトの回路構成をさらに詳細に示す図である。
【図６】図５に示すインバータ制御回路の動作を示すタイムチャートである。
【図７】図１に示す調光信号変換回路に組み込まれる黒挿入率２０％用変換テーブルの一例を示す図である。
【図８】図１に示す調光信号変換回路に組み込まれる黒挿入率５０％用変換テーブルの一例を示す図である。
【図９】図４に示すバックライト光源の輝度とこれらに対応する液晶画素の透過率との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、４…駆動用電圧発生回路、５…コントローラ回路、６…補償電圧発生回路、７…階調基準電圧発生回路、８…コモン電圧発生回路、１１…垂直タイミング制御回路、１２…水平タイミング制御回路、１３…画像データ変換回路、１４…インバータ制御回路、１５…調光信号変換回路、ＢＬ…バックライト、ＢＬ１〜ＢＬｋ…バックライト光源、ＤＰ…液晶表示パネル、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…共通電極、ＣＬＣ…液晶容量、Ｃｓ…補助容量、ＰＸ…液晶画素、Ｗ…スイッチング素子、Ｙ…ゲート線、Ｘ…ソース線、ＣＮＴ…表示制御回路、ＬＤ…バックライト駆動部、ＹＤ…ゲートドライバ、ＸＤ…ソースドライバ、ＴＢ…変換テーブル。
【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】
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【図８】
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【図９】
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