(57)【要約】【課題】液晶パネルと点滅発光型バックライトの組み合わせによる液晶表示素子では、液晶の応答の遅れにより、表示画面内で表示の明るさに不均一性が発生することのない液晶表示装置を提供することである。【解決手段】表示領域のうち、表示信号の書き換えからバックライトの発光までの時間が比較的長くとれる領域と、時間が比較的短い領域とで異なった値の電圧を加減した補正電圧を液晶に印加することにより、液晶の応答速度に起因する表示不均一性を改善することを特徴とする。【選択図】　　　　図１
2004020738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光量を制御することのできる透過型液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面に配置され、光を点滅発光することができるバックライトとを備え、
液晶パネルの表示書き換え周期に対応したタイミングでバックライトが発光するマトリクス型液晶表示素子であって、
液晶パネルの表示の書き換え走査方向に発生する液晶の応答速度に起因する表示不均一性が、液晶に印加する電圧により補正される
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
光量を制御することのできる透過型液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面に配置され、光を点滅発光することができるバックライトとを備え、
液晶パネルの表示書き換え周期に対応したタイミングでバックライトが発光するマトリクス型液晶表示素子であって、
現在の表示内容と１表示周期前の表示内容とが比較されて、前表示内容より現表示内容の方が液晶に印加される電圧が高くなる場合には現表示内容に対応した電圧より高くなるように補正された電圧が液晶に印加され、前表示内容より現表示内容の方が液晶に印加される電圧が低くなる場合には現表示内容に対応した電圧より低くなるように補正された電圧が液晶印加されることができる機能を有し、液晶パネルの表示領域で表示書き換え走査が開始される部分では該補正量を小さく、表示書き換え走査が終了する部分では該補正量を大きくされる
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】
光量を制御することのできる透過型液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面に配置され、光を点滅発光することができるバックライトとを備え、
液晶パネルの表示書き換え周期に対応したタイミングでバックライトが発光するマトリクス型液晶表示素子において、
液晶パネルが表示内容の表示と表示オフになる動作を特定の周期で繰り返す表示を行なっており、
高い電圧を印加するほど表示が暗くなる構成の液晶素子の場合は表示書き換え走査が終了する部分では表示内容に対応した電圧より低くなるように補正された電圧が印加され、高い電圧を印加するほど表示が明るくなる構成の液晶素子の場合は表示書き換え走査が終了する部分では表示内容に対応した電圧より高くなるように補正された電圧を印加される
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】
液晶表示装置の表示画面全体の表示が均一になるような補正データをあらかじめ記憶するための手段と、記憶された補正データに基づいた電圧を液晶に印加するための手段とを備えたことを特徴とする請求項１、２または３記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示素子に関するものであり、とくに点滅発光するバックライトを用いた液晶表示素子の表示均一性改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像を表示する表示素子として液晶表示素子が用いられており、一般的には常時点灯する白色のバックライトと、光のスイッチングを行なう液晶と、赤緑青の３原色のカラーフィルタとの組み合わせによりカラー表示を行なっている。一方、液晶表示素子の生産性や表示性能の向上のため、発光のオン・オフを周期的に繰り返す点滅型バックライトを用いた液晶表示素子の提案がなされている。
【０００３】
たとえば液晶表示素子の動画表示時の視認性を改善するために、白色のバックライトを点滅させる方式が、たとえば特開２０００−１４７４５４公報に示されている。この方式ではバックライトがオフの期間に画面の表示内容を書き換えたのち、ある短い一定期間バックライトをオンし、そののちバックライトをオフし、再び動画の表示内容を書き換える手順を繰り返す方式である。
【０００４】
また、赤緑青の３原色を点滅発光するバックライトを用い、カラーフィルタを用いない３原色順次点灯方式の液晶表示装置が特開平５−４０２６０号公報に提案されている。この３原色順次点灯方式による液晶表示素子は、カラーフィルタを用いていない白黒の液晶表示素子と、独立に発光することができる赤、緑、青の３原色のバックライトより構成されており、各色のバックライトを順に、ある短い一定期間オンして表示を行なっている。
【０００５】
これらの点滅発光型液晶表示素子は、液晶素子の表示内容を書き換え、液晶の応答がほぼ完了した時点でバックライトを発光させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般的な液晶表示素子の表示部分の構成を示したものを図６に示す。図６において、参照符号ＰＳは映像信号、ＳＳは同期信号、ＩＣｄは信号配線駆動ＩＣ、ＩＣｓは選択配線駆動ＩＣ、ＳＬは信号配線、Ｌは選択配線、Ｐは液晶パネルをそれぞれ示している。図６に示すように、多くの液晶表示素子には、縦横に信号配線ＳＬが形成されたマトリクス型液晶パネルＰが用いられている。横方向の配線はゲート配線もしくは選択配線Ｌと呼ばれ、表示を書き換える線を選択する。縦方向の配線はソース配線もしくは信号配線ＳＬと呼ばれる配線で、書き換える表示内容を電圧で供給する。信号配線ＳＬと選択配線Ｌの交差部には液晶に電圧を印加するための画素電極が形成されている。ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）液晶表示素子では、さらにこの交点部にＴＦＴが形成されている。選択配線Ｌは１本ずつ順にオンになっていき、選ばれた横一列の表示内容に対応した電圧がソース配線ＳＬより画素電極に供給され、液晶に電圧が印加される。
【０００７】
このように一般的な液晶表示装置では、画面の表示内容は一度に書き換わるのではなく、選択配線Ｌが１本ずつ、表示画面上から下方向（または下から上方向）に順に選択され走査しながら画面が書き換えられている。このような液晶表示素子を点滅型バックライトと組み合わせた場合、表示が書き換わるタイミングが、表示画面の中で走査がはじめに行なわれる領域と走査が遅れて行なわれる領域とでは異なってくる。液晶の電圧変化に対する応答が限りなく速い場合には問題はないが、液晶の応答は一般的には十数ｍｓから数十ｍｓであり無視できない。液晶の応答速度の影響を示したものを図７に示す。図７の（ａ）は画面上部での光学応答波形を示すグラフ、図７の（ｂ）は画面下部での光学応答波形を示すグラフ、図７の（ｃ）は光源の発光（ＯＮ）状態と消灯（ＯＦＦ）状態のタイミングを示すグラフである。また図７において、参照符号Ｔ１は１表示期間、Ｌｂ１０は表示させたい明レベル、Ｌｄ１０は表示させたい暗レベル、Ｌｂ１１は表示させたい明レベル、Ｌｄ１１は表示させたい暗レベルをそれぞれ示している。表示画面の中で走査がはじめに行なわれる部分では画面の書き換え時点からバックライトの発光まで液晶の応答に十分な時間がとれても、走査が遅れて行なわれる部分では画面の書き換え時点からバックライトの発光まで十分な時間がとれず、液晶の応答が間に合わない場合がある。たとえば図７の（ａ）〜（ｃ）では、画面上部から走査が始まり、画面下部で走査が終了する例で、画面上部および下部にある一定の表示を行なう例であるが、走査が早く行なわれる画面上部では、液晶に印加される信号の変化からバックライトの発光（ＯＮ）までの時間が長く液晶の応答は十分に足りており、所定の表示Ｂｒ１が得られている。一方、走査が遅く行なわれる画面の下部では液晶に印加される信号の変化からバックライトの発光までの時間が短く液晶の応答が不十分な状態でバックライトがオンしており、表示はＢｒ２となり、所定の表示が得られていない。以上のような理由により、点滅型バックライトを用いた液晶表示素子では、画面のたとえば上部と下部とで明るさが異なるという問題を有していた。本発明は、点滅型バックライトを用いた液晶表示素子において、液晶の応答速度に由来する画面の表示の不均一性を改善し、均一な表示を得ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光量を制御することのできる透過型液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に配置され、光を点滅発光することができるバックライトとを備え、液晶パネルの表示書き換え周期に対応したタイミングでバックライトが発光するマトリクス型液晶表示素子において、表示領域のうち、表示信号の書き換えからバックライトの発光までの時間が比較的長くとれる領域と、時間が比較的短い領域とで異なった電圧の補正電圧を加えた電圧を液晶に印加することにより、液晶の応答速度に起因する表示不均一性を改善することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
本発明の実施の形態１を図１の（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。図１の（ａ）は画面上部での光学応答波形を示すグラフ、（ｂ）は画面下部での光学応答波形を示すグラフ、（ｃ）は光源の発光（ＯＮ）状態と消灯（ＯＦＦ）状態のタイミングを示すグラフ、（ｄ）は画面上部の液晶に印加する電圧波形を示すグラフ、（ｅ）は画面下部の液晶に印加する電圧波形を示すグラフをそれぞれ示している。すなわち、図１は液晶パネルの表示書き換え周期に対応したタイミングでバックライトが発光するマトリクス型液晶表示素子の液晶の光学応答波形とバックライト発光タイミングを図示したものである。図１においてＴ１は１表示期間、Ｌｂ１は表示させたい明レベル、Ｌｄ１は表示させたい暗レベル、Ｌｂ２は表示させたい明レベル、Ｌｄ２は表示させたい暗レベル、Ｖｂ１は明レベルに対応する印加電圧、Ｖｄ１は暗レベルに対応する印加電圧、Ｖｂ２は明レベルに対応する印加電圧、Ｖｄ２は暗レベルに対応する印加電圧、Ｗｆ１は補正される前の印加電圧波形を示している。
【００１０】
この液晶表示素子では、液晶に印加する電圧が高いほど明るさが明るくなる素子であり、また表示の書き換えは画面上部から下部に向かって走査されているものである。液晶の光学応答波形は画面上部と下部の２つの場合が示されている（図１の（ａ）および（ｂ））。
【００１１】
低い電圧から高い電圧に表示を切り替える場合には、画面上部では表示書き換えが行なわれ、液晶の応答がほぼ完了した時点でバックライトが発光している。画面下部では表示書き換えが行なわれたのち、バックライトが発光した時点において所定の明るさが得られるような補償された電圧、この例では所定の電圧より高い電圧Ｖ’ｂ２を印加することにより、バックライト発光時点で画面上部と画面下部とで明るさが同じになるようにしている（図１の（ｅ）参照）。
【００１２】
高い電圧から低い電圧に表示を切り替える場合には、画面下部では所定の電圧より低い電圧Ｖ’ｄ２を印加することにより、バックライト発光時点では画面上部と画面下部とで明るさが同じになるようにする（図１の（ｅ）参照）。
【００１３】
実施の形態２
実施の形態１では、表示の内容がオンとオフの２値である場合には効果的であるが、表示の内容が中間調を含む場合は問題が生じる場合がある。たとえば表示の内容がオフからオンになる場合と、オンとオフの中間のレベルからオンになる場合に実施の形態１の補正方法を用いた場合の補正電圧と光学応答の関係を図２に示す。図２の（ａ）は画面下部において表示がオフからオンにかわる場合の光学応答波形を示し、図２の（ｂ）は表示が中間レベルからオンにかわる場合の光学応答波形を示し、図２の（ｃ）は図１の（ｃ）に対応し、図２の（ｄ）は画面下部の液晶に印加する電圧波形を示すグラフである。
【００１４】
図２においてＴ１は１表示期間、Ｌｂ３は表示させたい明レベル、Ｌｄ３は表示させたい暗レベル、Ｌｂ４は表示させたい明レベル、Ｌｄ４は表示させたい暗レベル、Ｖｂ３は明レベルに対応する印加電圧、Ｖｄ３は暗レベルに対応する印加電圧、ＣＷｆ１は補正した印加電圧波形、Ｗｆ２は補正される前の印加電圧波形を示している。
【００１５】
画面下部での補正電圧を設定する場合に、前画面が暗レベルであると仮定して設定すると、前画面がオンとオフの中間のレベルである場合に同じ補正電圧を液晶に印加した場合には補正が強すぎ、所定の明るさ以上の表示になる場合がある（図２の矢印Ｈ２）。このように、表示の内容が中間調を含む場合には、前画面の表示に合わせて補正電圧を決めることにより、正しい表示を行なうことが必要である。前画面の表示に合わせて補正電圧を決めた例を図３に示す。図３の（ａ）〜（ｃ）は図２の（ａ）〜（ｃ）に対応しているが、図３の（ｄ）は図２の（ｄ）と同様に画面下部の液晶に印加する電圧波形を示すグラフである。
【００１６】
図３おいてＴ１は１表示期間、Ｌｂ５は表示させたい明レベル、Ｌｄ５は表示させたい暗レベル、Ｌｂ６は表示させたい明レベル、Ｌｄ６は表示させたい暗レベル、Ｖｂ４は明レベルに対応する印加電圧、Ｖｄ４は暗レベルに対応する印加電圧、ＣＷｆ２は前画面の表示が暗レベルの場合の補正した印加電圧波形、ＣＷｆ３は前画面の表示が暗と明の中間のレベルの場合の補正した印加電圧波形を示している。
【００１７】
画面下部での補正電圧を設定する場合に、前画面が暗レベルの場合には比較的大きな補正電圧を加えた波形の電圧ＣＷｆ２を液晶に印加するので、この電圧を前画面がオンとオフの中間のレベルからオンになる場合に印加すると光学応答波形のオーバーシュートを生じる。これを防ぐため、比較的小さな補正電圧を加えた波形の電圧ＣＷｆ３を液晶に印加する。このように前画面の表示レベルに対応した補正を行なうことにより、前画面の表示がどのようなレベルであっても、画面下部において画面上部と同じ表示レベルで表示を行なうことができるようになる。
【００１８】
実施の形態３
実施の形態２では、前画面の表示の内容に応じて現画面の画面下部の補正電圧を決めるため、前画面と現画面とで表示の内容の比較が必要になる。前画面と現画面とで表示の内容の比較および補正電圧を決めるための手段の回路構成のブロック図を図４に示す。図４において、参照符号ＦＭはフレームメモリー、ＴＭは参照テーブルメモリー、Ｐは液晶パネル、ＩＳは画像信号、ＳＳは同期信号、Ｄ１は現表示データ、Ｄ２は前画面の表示データ、Ｄ３は補正された表示データを示している。
【００１９】
また、図４においてフレームメモリーＦＭは１表示画面分の画像データを記憶するためにあり、一旦記憶した画像データを１表示周期分時間を遅らせて参照テーブルメモリーＴＭに送り出す。参照テーブルメモリーＴＭにはあらかじめ、現在の画像と前画面の画像とを比較することにより決定される補正電圧を記憶させておく。参照テーブルメモリーＴＭは、現表示データＤ１と、フレームメモリーＦＭより出力された前表示データＤ２とを比較することにより補正電圧を算出し、現表示データＤ２に加減して補正データとして液晶パネルＰに送る。また、液晶パネルＰの上部と下部とでも補正量を変えるが、その内容も加味して参照テーブルメモリーＴＭにあらかじめ記憶させておくことにより、画面下部と上部の補正および前画面と現画面による補正の両方を実施できることになる。
【００２０】
また、テーブルメモリＴＭの検索に替えて、液晶の応答特性に基づく応答方程式解を用いて、これに前記データＤ１、Ｄ２および画面上の上下方向位置を代入する計算（デジタル）を行なってもよい。
【００２１】
画像信号およびメモリーはアナログ信号を用いることも可能であるが、メモリーはデジタルが一般的なので、画像信号もデジタル信号を用いる方がコストや回路規模上望ましい。
【００２２】
実施の形態４
本発明の実施の形態４を図５の（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図５の（ａ）は光学応答波形を示すグラフ、（ｂ）は光源の発光（ＯＮ）状態と消灯（ＯＦＦ）状態のタイミングを示すグラフ、（ｃ）は画面下部の液晶に印加する電圧波形を示すグラフである。図５において、参照符号Ｔ１は１表示期間、Ｌｂ７は表示させたい明レベル、Ｌｄ７は表示させたい暗レベル、Ｖｂ５は明レベルに対応する印加電圧、Ｖｄ５は暗レベルに対応する印加電圧、Ｗｆ３は元の電圧波形、ＣＷｆ４は補正した電圧波形を示している。
【００２３】
実施の形態４においては、１表示期間を２分割し、はじめの１／２表示期間では黒に相当する電圧を液晶に印加し、後の１／２表示期間では所定の表示の電圧に、パネルの表示場所に応じた応答速度を補正するための電圧を加減した電圧を印加する。所定の表示の前には必ず黒が表示されるため、それ以前の表示の影響を受けない。したがって実施の形態２で説明したような前画面の表示内容に対応した補正の必要はなく、実施の形態１と同様に表示場所に対応した補正のみでよい。
【００２４】
表示期間を分割する割合は、半分ずつが一般的であるが、液晶の明から暗、暗から明の応答速度に応じてそれ以外の比率で分割してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の液晶表装置によれば、液晶パネルの表示の書き換え走査方向に発生する液晶の応答速度に起因する表示不均一性を、液晶に印加する電圧で補正されるため、点滅型バックライトを用いた液晶表示素子において、液晶の応答速度に由来する画面の表示の不均一性を改善し、均一な表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図２】液晶表示素子の不良の表示を説明するタイミングチャートである。
【図３】本発明の液晶表示素子の他の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態の液晶表示素子の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の液晶表示素子の他の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】液晶表示素子の構成を示す図である。
【図７】従来の液晶表示素子の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
Ｐ　　　液晶パネル
Ｄ１　　現表示データ
Ｄ２　　前画面の表示データ
Ｄ３　　補正された表示データ
ＦＭ　　フレームメモリー
ＩＳ　　画像信号
ＳＳ　　同期信号
ＴＭ　　テーブルメモリー
【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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