(57)【要約】【課題】明るさを損なわずにベンド配向からスプレー配向への逆転移を防止する。【解決手段】液晶表示装置は一対の電極ＰＥ，ＣＥ間において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一対の電極ＰＥ，ＣＥから周期的に印加される黒表示用電圧により阻止されるＯＣＢ液晶を含む表示パネルＤＰを備える。さらに、この液晶表示装置は表示パネルＤＰを照明するＬＥＤバックライトＢＬと、温度に依存した表示パネルＤＰの輝度変動を補償するようにＬＥＤバックライトＢＬを駆動する光源駆動部ＬＤとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間において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前記ベンド配向から前記スプレー配向への逆転移が前記一対の電極から周期的に印加される黒表示用電圧により阻止されるＯＣＢ液晶を含む表示パネルと、前記表示パネルを照明するＬＥＤ光源と、温度に依存した前記表示パネルの輝度変動を補償するように前記ＬＥＤ光源を駆動する光源駆動部とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記光源駆動部は前記表示パネルまたはその周辺の温度を検出する検出部および前記検出部の検出結果に基づいて前記ＬＥＤ光源の輝度を調整する輝度調整部を含む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】
前記輝度調整部は前記温度の低下に伴って遅れる前記ＯＣＢ液晶の応答速度に対応した前記表示パネルの実効的な輝度低下分だけ前記ＬＥＤ光源の輝度を上昇させるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＣＢ(Optically Compensated Birefringence）モードの液晶表示パネルを備えた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、およびこの表示パネルを制御する表示パネル制御回路を有する。液晶表示パネルは複数の画素電極を形成したアレイ基板および複数の画素電極に対向する共通電極を形成した対向基板間に液晶層を挟持した構造である。一対の画素電極および共通電極はこれら電極間に配置された液晶層の部分と協力して液晶画素を構成する。  
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が一般的に用いられている（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図１０の（ａ）に示すようにほとんどね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図１０の（ｂ），（ｃ）に示すベンド配向に転移させてから表示動作を行う。
【０００４】
図１１はスプレー配向およびベンド配向のエネルギーを液晶駆動電圧に対して示す。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。図１１に示すＶcは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液晶駆動電圧の転移境界値を表し、Ｖc＝１．６Ｖ程度である。このようなＯＣＢ液晶は一旦ベンド配向に転移しても、電圧無印加状態やＶcレベル以下の電圧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。
【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】
【０００５】
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、例えば各フレーム期間の一部において大きな電圧を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、この電圧が黒表示用電圧に相当するため、黒挿入駆動と呼ばれる。
【０００６】
しかし、ＯＣＢ液晶の応答速度は表示パネルの温度低下に伴って遅くなるため、この黒表示用電圧を印加した直後から一定期間に渡って白表示用電圧を印加しても、この一定期間内に表示パネルの透過率、すなわち輝度を最大値まで遷移させることができなくなる。また、冷陰極管等の蛍光管が表示パネルのバックライトとして一般的に用いられているが、この蛍光管自身の輝度低下が温度低下に伴って生じるという問題もある。このため、例えば−３０℃の温度では、実効的な輝度が４０℃で得られる輝度の半分程度まで低下する。
【０００７】
本発明の目的は、温度低下に伴う表示パネルの輝度低下を防止できる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】
【０００８】
本発明によれば、一対の電極間において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一対の電極から周期的に印加される黒表示用電圧により阻止されるＯＣＢ液晶を含む表示パネルと、表示パネルを照明するＬＥＤ光源と、温度に依存した表示パネルの輝度変動を補償するようにＬＥＤ光源を駆動する光源駆動部とを備える液晶表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
この液晶表示装置では、光源駆動部が温度に依存した表示パネルの輝度変動を補償するようにＬＥＤ光源を駆動する。このため、ＯＣＢ液晶の応答速度が低温で遅くなって表示パネルの実効的な透過率を低下させる場合でも、この透過率の低下、すなわち輝度の低下をＬＥＤ光源の輝度を上昇させることにより補償することができる。従って、温度低下に伴う表示パネルの輝度低下が防止される。
【００１０】
また、ＬＥＤ光源の輝度は冷陰極管等の蛍光管のように温度低下に伴って低下することがないことから、ＬＥＤ光源の輝度を表示パネルの輝度変動要因から実質的に除外して適切な表示パネルの輝度補償を行うことができる。さらに、ＬＥＤ光源の利用は、低温で生じる自身の輝度低下を補って表示パネルの輝度低下を回復できるような発光能力を持たせた蛍光管を駆動する場合に比べて常温での消費電力を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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に接続される表示パネル制御回路ＣＮＴ、表示パネルＤＰを照明するＬＥＤ光源であるＬＥＤバックライトＢＬ、および温度に依存した表示パネルＤＰの輝度変動を補償するようにＬＥＤバックライトＢＬを駆動する光源駆動部ＬＤ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る黒表示用電圧により阻止されるＯＣＢ液晶を液晶材料として含む。表示パネル制御回路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パネル制御回路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。ＬＥＤバックライトＢＬは例えば表示パネルＤＰの端部に並べて配置される複数の発光ダイオード(ＬＥＤ）およびこれら発光ダイオードからの光を表示パネルＤＰ全体に導く導光板により構成されている。光源駆動部ＬＤは表示パネルＤＰ（またはその周辺）の温度を検出する検出部である温度センサ８および温度センサ８の検出結果に基づいてＬＥＤバックライトＢＬの輝度を調整する輝度調整部９を含む。輝度調整部９は表示パネルＤＰの温度低下に伴って遅れるＯＣＢ液晶の応答速度に対応した表示パネルＤＰの実効的な輝度低下分だけＬＥＤバックライトＢＬの輝度を上昇させるように構成されている。
【００１２】
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（Ｙ０〜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。
【００１３】
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の画素領域と共に画素ＰＸを構成する。
【００１４】
また、複数の画素ＰＸは各々画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥ間に液晶容量ＣＬＣを有し、さらに複数の補助容量Ｃｓの一端に接続される。各補助容量Ｃｓは、この画素ＰＸの画素電極ＰＥとこの画素ＰＸに一方側で隣接し画素ＰＸの画素スイッチング素子Ｗを制御する前段のゲート線Ｙとの容量結合により形成され、この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。尚、図１は、表示画面を構成する複数の画素ＰＸのマトリクスアレイに対して周囲に配置される複数のダミー画素を省略して描かれている。これらダミー画素は表示画面内の画素ＰＸと同様に配線され、寄生容量等に関して表示画面内の全画素ＰＸを同一条件にするために設けられものである。ゲート線Ｙ０はこのようなダミー画素に対するゲート線である。
【００１５】
表示パネル制御回路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Ｙ０〜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、複数の画素ＰＸに対して１フレーム期間（垂直走査期間）毎に外部信号源ＳＳから入力される複数の画素データからなる画像データに対して解像度および階調等の変換を行う画像データ変換回路４、およびこの画像データ変換回路４の変換結果として得られる画像データに対してゲートドライバＹＤおよびソースドライバＸＤの動作タイミング等を制御するコントローラ５を含む。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。
【００１６】
ゲートドライバＹＤおよびソースドライバＸＤは例えばアレイ基板１の外縁に沿って配置されるフレキシブル配線シートにマウントされた集積回路（ＩＣ）チップである。温度センサ８はこの集積回路チップと一緒にフレキシブル配線シートにマウントされている。他方、画像データ変換回路４およびコントローラ５は外部のプリント配線板ＰＣＢ上に配置される。コントローラ５は、上述のように順次複数のゲート線Ｙを駆動するための制御信号ＣＴＹおよび、画像データ変換回路４の変換結果として１行分の画素ＰＸ単位に得られ直列に出力される画素データＤＡＴＡ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制御信号ＣＴＸ等を発生する。制御信号ＣＴＹはコントローラ５からゲートドライバＹＤに供給され、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路４から変換結果として得られる画素データＤＡＴＡと共にコントローラ５からソースドライバＸＤに供給される。
【００１７】
表示パネル制御回路ＣＮＴはさらに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に一方側で隣接する前段の隣接ゲート線Ｙ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の変動を補償する補償電圧Ｖeを発生する補償電圧発生回路６、および画像データＤＡＴＡを画素電圧Ｖsに変換するために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を含む。
【００１８】
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水平走査期間だけ導通させる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４は１行分の画素ＰＸに対する画素データＤＡＴＡからなる変換結果を１水平走査期間毎に出力し、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ＤＡＴＡ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。
【００１９】
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に隣接した前段のゲート線Ｙ０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。
【００２０】
図２〜図６は図１に示す液晶層３に２種類のＯＣＢ液晶の各々を適用した場合に６０℃，４０℃，２０℃，０℃，−２０℃という様々な温度で得られる液晶表示パネルＤＰの応答特性を示す。図２〜図６を参照すると、この黒表示用電圧の印加による黒挿入直後から一定期間に渡って白表示用電圧を印加した際の透過率の立ち上がりが、表示パネルＤＰの温度低下に伴って遅くなり、この一定期間内に到達できる透過率が制限されるようになる。また、図６に示す−２０℃の低温では、黒挿入を行っても透過率が０％まで変化しなくなる。黒挿入は動画表示において観察者の視覚に生じる網膜残像をクリアして視認性を向上させる役割も担っているため、表示パネルＤＰの輝度が十分下がらないことで視認性も低下することになる。
【００２１】
図７は図２〜図６に示す２種類のＯＣＢ液晶の各々による白表示において４０℃で得られる値を基準として規格化した表示パネルＤＰの透過率比の温度依存性を示す。このような表示パネルＤＰに対し、温度センサ８は表示パネルＤＰの温度を検出し、輝度調整部９は温度センサ８の検出結果に基づいてＬＥＤバックライトＢＬの輝度を調整する。ここで、輝度調整部９は表示パネルＤＰの温度低下に伴って遅れるＯＣＢ液晶の応答速度に対応した表示パネルＤＰの実効的な輝度低下分だけＬＥＤ光源の輝度を上昇させるように構成されている。光源制御部ＬＤはＬＥＤバックライトＢＬの駆動においてＬＥＤバックライトＢＬ内の各発光ダイオードに流れる電流量を一律に増減させてこの輝度調整を反映するように動作する。
【００２２】
図８は図２〜図６に示す２種類のＯＣＢ液晶の各々について４０℃で得られる値を基準として規格化したＬＥＤバックライトＢＬの輝度比の温度依存性を示す。図８に示すＬＥＤバックライトＢＬの輝度比の温度依存性は図７に示す表示パネルＤＰの透過率比の温度依存性に適合させたものである。図９はこのような表示パネルＤＰとＬＥＤバックライトＢＬとを組み合わせた場合に４０℃で得られる値を基準として規格化した表示パネルＤＰの輝度比の温度依存性を示す。図９から判るように、輝度比は少なくとも−２０℃〜６０℃の範囲で”１”に固定される。すなわち、表示パネルＤＰの輝度が４０℃の温度で得られる値に維持される。
【００２３】
本実施形態の液晶表示装置では、光源駆動部ＬＤが温度に依存した表示パネルＤＰの輝度変動を補償するようにＬＥＤバックライトＢＬを駆動する。このため、ＯＣＢ液晶の応答速度が低温で遅くなって表示パネルＤＰの実効的な透過率を低下させる場合でも、この透過率の低下、すなわち輝度の低下をＬＥＤバックライトＢＬの輝度を上昇させることにより補償することができる。従って、温度低下に伴う表示パネルＤＰの輝度低下が防止される。
【００２４】
また、ＬＥＤバックライトＢＬの輝度は冷陰極管等の蛍光管のように温度低下に伴って低下することがないことから、ＬＥＤバックライトＢＬ光源の輝度を表示パネルＤＰの輝度変動要因から実質的に除外して適切な表示パネルＤＰの輝度補償を行うことができる。さらに、ＬＥＤバックライトＢＬの利用は、低温で生じる自身の輝度低下を補って表示パネルＤＰの輝度低下を回復できるような発光能力を持たせた蛍光管を駆動する場合に比べて常温での消費電力を低減できる。
【００２５】
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。
【００２６】
上述の実施形態では、光源駆動部ＬＤがＬＥＤバックライトＢＬに設けられた複数の発光ダイオードに流れる電流量を輝度調整のために一律に増減するように構成されているが、例えば発光位置に偏りを生じないようにして発光すべき発光ダイオードの数を増減するように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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】図１に示す液晶層に２種類のＯＣＢ液晶の各々を適用した場合に６０℃の温度で得られる液晶表示パネルの応答特性を示すグラフである。
【図３】図１に示す液晶層に２種類のＯＣＢ液晶の各々を適用した場合に４０℃の温度で得られる液晶表示パネルの応答特性を示すグラフである。
【図４】図１に示す液晶層に２種類のＯＣＢ液晶の各々を適用した場合に２０℃の温度で得られる液晶表示パネルの応答特性を示すグラフである。
【図５】図１に示す液晶層に２種類のＯＣＢ液晶の各々を適用した場合に０℃の温度で得られる液晶表示パネルの応答特性を示すグラフである。
【図６】図１に示す液晶層に２種類のＯＣＢ液晶の各々を適用した場合に−２０℃の温度で得られる液晶表示パネルの応答特性を示すグラフである。
【図７】図２〜図６に示す２種類のＯＣＢ液晶の各々による白表示において４０℃で得られる値を基準として規格化した表示パネルの透過率比の温度依存性を示すグラフである。
【図８】図２〜図６に示す２種類のＯＣＢ液晶の各々について４０℃で得られる値を基準として規格化したＬＥＤバックライトの輝度比の温度依存性を示すグラフである。
【図９】図１に示す表示パネルとＬＥＤバックライトとを組み合わせた場合に４０℃で得られる値を基準として規格化した表示パネルの輝度比の温度依存性を示すグラフである。
【図１０】表示動作のためにスプレー配向からベンド配向に転移されるＯＣＢ液晶を示す図である。
【図１１】図１０に示すスプレー配向およびベンド配向のエネルギーを液晶駆動電圧に対して示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、４…画像データ変換回路、５…コントローラ、６…補償電圧発生回路、７…階調基準電圧発生回路、８…温度センサ、９…輝度調整部、ＢＬ…ＬＥＤバックライト、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…表示パネル制御回路、ＬＤ…光源駆動部、ＹＤ…ゲートドライバ、ＸＤ…ソースドライバ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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