(57)【要約】【課題】液晶表示装置で動画応答性能を向上させるために垂直同期と同期してバックライトのスキャンを行うと、明暗のはっきりした輪郭が動いたときに、画像が二重に見える場合があった。【解決手段】スキャンの位相ズレ幅を一定の条件内で小さくする。具体的には、駆動周期内での消灯期間の位相のズレ幅が、１フレーム期間×表示域率  より小さく、且つ、１フレーム期間×表示域率×（Ｎ−１）／Ｎ−（１領域の消灯期間）以上、とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルが駆動される周期に対応して、パルス幅変調で点灯及び消灯期間を有するバックライトを備え、前記バックライトが駆動上複数Ｎの領域に分かれていて、前記各領域の前記消灯期間が、周期が同じで位相が異なるタイミングであり、駆動周期内での前記消灯期間の位相のズレ幅が、パネル駆動の１フレーム期間×表示域率より小さく、且つ、パネル駆動の１フレーム期間×表示域率×（Ｎ−１）／Ｎ−（１領域の消灯期間）以上であることを特徴とする、液晶表示装置。
【請求項２】
前記駆動周期が前記液晶パネルへの垂直同期周期、或いはイネーブル信号の垂直周期であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記バックライトの複数Ｎに分けられた各領域の前記消灯期間の位相制御信号が、前記液晶パネルへの同期信号又はイネーブル信号から生成されることを特徴とする、請求項１及び２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記バックライトの複数Ｎに分けられた各領域の前記消灯期間の位相制御信号が、前記バックライトの複数Ｎに分けられた各領域のそれぞれが、その領域に対する位相制御信号の位相が、その領域に対応する画像表示部分の液晶パネルの平均応答の実質上ほぼ半分の時点で消灯制御し終わるタイミングから消灯制御し始めるタイミングまでの範囲内であることを特徴とする、請求項１及び２及び３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記バックライトの複数Ｎに分けられた各領域の前記消灯期間の各位相制御信号が、１番目の領域に対する位相制御信号の位相とＮ番目の領域に対する位相制御信号の位相との範囲内であることを特徴とする、請求項１及び４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、液晶表示装置に関し、特に液晶パネルのバックライトとして機能するランプの点灯制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置によく用いられるＣＲＴは、電子ビームを蛍光面に当てて発光させるが、微少時間で測定すると画面の各点は蛍光体残光からなる極めて短い時間でしか表示されていない。ＣＲＴでは、この点発光を順次走査させることにより、目の残像効果を利用して１フレームの映像を表示している。このような表示素子はインパルス型と呼ばれる。
【０００３】
一方、近年、液晶表示装置はパソコン用モニタとしてだけでなく、テレビ用途としても需要が伸びており、それに伴い動画像を表示する機会も増加している。しかし、液晶表示装置の動画質については、動きぼけが知覚されるなど表示性能は不十分である。
【０００４】
動きぼけは液晶材料自身の応答特性の悪さと、１フレーム期間にわたり同じ表示を続ける（いわゆるホールド型表示）方式に起因している。すなわち、液晶表示装置では、一般的に、マトリクス状に配置した画素に対してデータ線（ソース線）及びアドレス線（ゲート線）を用いて１フレームに１回表示データを書き込む。各画素は、１フレームの間表示データを保ち（ホールド）続ける。すなわち液晶表示装置では、１フレーム期間に比べ微少な時間で測定しても画面は常時表示されているのである。
【０００５】
なお、本明細書中に言う「フレーム」とは、液晶パネルにおいて１画面を構成するべき画素全てが走査される期間における映像信号のことである。例えばテレビ信号の１フィールド毎に１画面を構成する画素を全てを１通り走査して表示を行う表示装置においては、テレビ信号の１フィールドと本明細書中で言う１フレームは等しいとみなし、テレビ信号において一般に用いる「フレーム」とは必ずしも一致しないものとする。
【０００６】
このようなホールド型の画像表示装置では、動きのある映像の輪郭がボケるという現象が視覚的に発生する。その現象の発生原理の説明及び改善方法の提案がなされている（非特許文献１参照）。この文献によれば、フレーム時間方向の表示期間を１フレームの半分以下にすることで、動画表示の品位を大幅に改善できることがわかる。
【０００７】
液晶表示装置がホールド型表示装置であることによる問題を解決するための方法としては、例えば、映像信号の順次フィールド表示情報を１フィールド期間より十分短い期間で液晶パネルに書き込み、蛍光ランプを映像信号が書き込まれない時間間隔の一部期間で点灯し、映像信号が書き込まれている時間間隔の一部で消灯することで、ＣＲＴのインパルス駆動と同等の効果をＬＣＤにおいて擬似的に実現しようとするものもある（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
液晶の応答特性を改善する従来の技術として、バックライトが走査方向に短冊状に発光する領域を複数持ち、映像信号又は同期信号が入力されているときは複数の発光領域が液晶パネルを点灯させるための垂直同期信号に同期して順次スキャン点灯する手段が知られている（例えば非特許文献２参照）。
【０００９】
この場合、従来は垂直同期信号に同期して画面上から下へ順次スキャン点灯するのが一般的で、最上部の短冊状発光領域用の点滅制御信号の位相と、最下部の短冊状発光領域用の点滅制御信号の位相との位相差は、パネル駆動の１フレーム期間、或いはパネル駆動の１フレーム期間×表示域率である。ここで表示域率は１フレーム期間のうち液晶パネルの最上ラインから最下ラインまで映像信号を書き込むのに必要な時間的割合のことを示す。
【００１０】
一般的には基の映像信号の有効表示範囲とほぼ同等で０．９１から０．９６程度である場合が多いが、特許文献１にあるような書き込み時間圧縮の場合は表示域率は例えば０．５以下ということもありうる。
【特許文献１】特表平８−５００９１５号公報
【非特許文献１】栗田泰市郎：ホールド型ディスプレイにおける動画表示の画質，信学技報，ＥＩＤ９９−１０（１９９９−０６）
【非特許文献２】東芝技術公開集  ＶＯＬ．１５−７８  Ｐ．４５−４９  １９９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の特許文献１に記載されているような従来技術では液晶パネル全面を走査し、且つパネル全面の液晶が応答した後照明装置を点灯するため、走査時間及び液晶の応答時間を著しく上げる必要がある。また、照明装置の点灯時間が短いため、従来と同等な輝度を達成するには発光強度を上げる必要がある。そのためには管電流が増し照明装置の寿命が短くなる等の問題があった。
【００１２】
また、非特許文献２に記載されているような、バックライトを順次スキャンする方法では、Ｎ個に分かれているバックライトのある領域が消灯期間であっても、同時に他の領域のうち１つ以上は点灯期間であるため、消灯期間である領域に対応する液晶パネルの表示域のバックライトは他の領域からの散乱光により少し光ってしまう。そのため動きのある画像を映すと、画像に１フレーム分動きのずれた、うすい映像が重なって見え、二重像のように見え、動画像の品位が落ちるという問題があった。
【００１３】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、動画像の画質を犠牲にすることなく、画像品位を改善する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これらの課題を解決するために本願の第１の発明は、液晶パネルが駆動される周期に対応して、パルス幅変調で点灯及び消灯期間を有するバックライトを備え、前記バックライトが駆動上複数Ｎの領域に分かれていて、前記各領域の前記消灯期間が、周期が同じで位相が異なるタイミングであり、駆動周期内での前記消灯期間の位相のズレ幅が、
パネル駆動の１フレーム期間×表示域率より小さく、且つ、
パネル駆動の１フレーム期間×表示域率×（Ｎ−１）／Ｎ−（１領域の消灯期間）
以上である事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、二重像の重なり幅が小さくなり、二重が目立たなくなる。且つ、前記バックライトの前記各領域の前記消灯期間の位相が前記範囲内であることで、スキャンによる動画応答性能の確保が維持できるため、動画の画質を犠牲にすることなく、画像品位を向上することが出来るという顕著な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図５を用いて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の画像表示装置の要部構成のブロック図を示し、図１に於いて、１は画像表示素子としての液晶モジュールであり、液晶モジュール１は、液晶パネル２、バックライト３、液晶パネル２を駆動するドライバ回路部４、その他光学、機構部材から構成されている。
【００１８】
バックライト３は多数のランプ等で構成され、複数Ｎの領域に分けて明滅を制御できるようになっており、液晶モジュール１としては、本発明では４つの画像表示領域に対応するバックライト領域（本明細書では「バンド」とも呼ぶ）を個別に制御できる例を示している。
【００１９】
図３はバックライトのバンドと対応する液晶パネルの画像表示領域との関係を示す図で、バックライトが上下方向に４つのバンドに分かれている場合は各バンドに対応する液晶パネルの画像表示領域は図３の破線で分けているように４つに分かれる。
【００２０】
但し、バックライトを構成している複数のランプを４区画に分けてはいるが、光の拡散性のため、各バンドに対応する画像表示領域は明確で無い場合がある。そのような場合でも本発明は有効である。
【００２１】
バックライト３の光源としては蛍光管やＬＥＤ等が用いられる。明滅を行う場合はＬＥＤがＯＮ／ＯＦＦスイッチングの特性を得やすいが蛍光灯を用いることの方が多い。バックライト３はそれらの光源及び光源駆動回路を含む場合と含まない場合とがあるが、以降では光源駆動回路を含めた例を示す。
【００２２】
６は映像信号処理部で、映像信号のゲインや色の濃さを調節したり、映像信号のライン数やドット数を変更するスケーリングを行ったり、γ補正などの処理を行う部分である。
【００２３】
５は制御パルス発生回路で、液晶モジュール１へ入力する映像信号に対する同期信号又はイネーブル信号からバックライト３を明滅するタイミング信号を生成する。
【００２４】
以下、図１を用いてその動作を説明する。
【００２５】
なお、図１の前段部に更に映像信号の前処理がある場合があるが今回はその構成は図や説明を省略している。
【００２６】
まず映像信号処理部６に入力された映像信号は、そこでゲインや色の濃さを調節されたり、ライン数やドット数を変更するスケーリングが行われたり、γ補正などの処理をされる。
【００２７】
映像信号処理部６から出力された信号は液晶モジュール１へ入力される。液晶モジュール１内のドライバ回路部４の動作は省略する。
【００２８】
一方ここで、図１の構成においてバックライトを明滅させる動作について図１と図２とを用いて説明する。
【００２９】
図２は、図１の制御パルス発生回路５に同期信号が入力された後、バックライトを明滅させるまでの動作を説明する説明図である。
【００３０】
図１の映像信号処理部６から出力の信号に同期した同期信号が出力され、制御パルス発生回路５に入力される。制御パルス発生回路５では図２（ａ）に示すように垂直同期信号（ＶＳＹＮＣ）を開始基準として水平同期信号（ＨＳＹＮＣ）をカウントし、バックライト制御信号ｓ１〜ｓ４を生成する。
【００３１】
なお、図２では同期信号を基にバックライト３を明滅するタイミング信号ｓ１〜ｓ４を生成しているが、前述のようにイネーブル信号を基に生成してもかまわない。
【００３２】
バックライト制御信号ｓ１〜ｓ４は図２（ｂ）に示すようにそれぞれ少しずつ位相が異なっており、ｓ１とｓ４との位相差は、
パネル駆動の１フレーム期間×表示域率より小さく、且つ、
パネル駆動の１フレーム期間×表示域率×（Ｎ−１）／Ｎ−（１領域の消灯期間）
以上となるように、制御パルス発生回路５へのカウント数設定で制御されている。カウント数の設定は例えばマイコンから行う。
【００３３】
生成されたバックライト制御信号ｓ１〜ｓ４は制御パルス発生回路５から液晶モジュール１内のバックライト３に伝えらる。バックライト３は上下方向に４つのバンドに分かれており、各バンドはバックライト制御信号に応じて明滅し、バックライトの輝度は明暗を繰り返すようになる。
【００３４】
その結果、バックライトスキャン時の課題であった二重像の重なり幅が小さくなり、二重が目立たなくなる。且つ、前記バックライトの前記各領域の前記消灯期間の位相が前記範囲内であることで、スキャンによる動画応答性能の確保が維持できるため、動画の画質を犠牲にすることなく、画像品位を向上することが出来るという顕著な効果が得られる。
【００３５】
その効果が得られる理由について、以下にあらためて詳細に説明する。
【００３６】
従来のバックライトを順次駆動する液晶表示装置では、前述のように動きのある画像を映すと、二重像のように見えることがあるが、順次駆動する各バンドの明滅の制御信号の最大位相差を、（パネル駆動の１フレーム期間×表示域率）より小さくし、出来るだけ同時に近づけることで二重像解消に向かうことが本発明者らの実験でわかった。
【００３７】
しかしながら完全に同時、すなわち全画面同時に明滅するようにしてしまっては、液晶パネルへの映像信号はパネル上で順次駆動されるのでパネルの上下方向で動画応答性能向上が出来ず、逆に劣化する部位が出てくる。
【００３８】
動画応答性能向上しつつバックライト明滅位相を揃えるには、その位相範囲が限られる。
【００３９】
本発明者らは、シミュレーション実験によってその範囲を明らかにした。
【００４０】
まず図４を用いてバックライト制御信号の消灯制御の位相と動画応答性能との関係について説明する。
【００４１】
図４はバックライト制御信号の消灯制御の位相と動画応答性能との関係図で、液晶パネルの応答時間（動画応答とは別）が２種類の場合についてシミュレーションした結果を上段に示している。動画応答性能の指標としては考え方がいろいろあるが、本発明者らは現在標準化が進められているＭＰＲＴを指標として用いた。動画応答性能ＭＰＲＴ数値が低いほど動画表示時のぼやけが少なく、性能が優れていることを表す。
【００４２】
図４において、バックライトの消灯が動画性能向上に効果的な位相範囲はある範囲に限られるのがわかる。図４中段に、効果のある範囲の最初と最後のバックライト制御信号波形を示す。バックライト制御信号波形はＨｉｇｈで点灯、Ｌｏｗで消灯の制御であることを示している。更にその下にそのシミュレーションに用いた液晶パネルの応答波形を示す。
【００４３】
これらの図からわかるように、動画性能向上に効果のあるバックライト制御信号の消灯制御の位相範囲は、液晶の応答がほぼ半分の時点で消灯制御し終わるタイミングから、液晶の応答がほぼ半分の時点で消灯制御し始めるタイミング迄の範囲であり、その範囲の広さは液晶パネルの応答速度には殆ど依存しないことがわかった。但し、効果の度合いは液晶パネルの応答速度に依存する。
【００４４】
次に液晶モジュールの表示画面全体で動画応答性能向上しつつバックライト明滅位相差を少なくできるその位相範囲について図５を用いて説明する。液晶パネルが映像信号をパネル上から下へ順次駆動される場合、バックライトをスキャンする方向も上から下となる。例として、バックライトが上下方向に４つのバンドに分かれているとすると各バンドに対応する液晶パネルの画像表示領域は図３の破線で分けているように４つに分かれる。
【００４５】
図５に、バックライトがＮ個のバンドに分かれている場合において、１番目のバンドでの動画応答性能向上に効果が見られる最も遅い消灯制御のタイミングを示す。さらにＮ番目のバンドでの動画応答性能向上に効果が見られる最も早い消灯制御のタイミングを示す。各消灯制御位相差がそれらのタイミング差以上であることが、全画面で動画応答性能向上に効果が見られる重要な条件となる。
【００４６】
１番目のバンドでの動画応答性能向上に効果が見られる最も遅い消灯制御のタイミングは１番目のバンドに対応する画像表示部分の液晶パネルの平均応答（図５では立ち上がりの例）のほぼ半分の時点（図５中のＡ）で消灯制御し始めるタイミングである。Ｎ番目のバンドでの動画応答性能向上に効果が見られる最も早い消灯制御のタイミングはＮ番目のバンドに対応する画像表示部分の液晶パネルの平均応答（図５では立ち上がりの例）のほぼ半分の時点（図５中のＢ）で消灯制御し終わるタイミングである。
【００４７】
図５中のＡとＢとの時間差は、バンドがほぼ等間隔だとすると、液晶パネルが映像信号をパネル上から下へＮ−１バンド分順次駆動される時間にほぼ等しい。つまり、液晶パネルが映像信号を１フレーム全画面駆動されるのには、パネル駆動の１フレーム期間×表示域率の時間がかかるから、パネル駆動の１フレーム期間×表示域率×（Ｎ−１）／Ｎにほぼ等しい。
【００４８】
図５中のＢで消灯し終わるタイミングは図５中のＣで消灯し始めるタイミングということである。
【００４９】
すなわち液晶モジュールの表示画面全体で動画応答性能向上しつつバックライト明滅位相を揃えられる最小の位相差は、ＡとＣと差であるので、
パネル駆動の１フレーム期間×表示域率×（Ｎ−１）／Ｎ−（１領域の消灯期間）
となる。
【００５０】
本発明では、バックライトの各領域の消灯期間の位相のズレ幅が、
パネル駆動の１フレーム期間×表示域率より小さく、且つ、
パネル駆動の１フレーム期間×表示域率×（Ｎ−１）／Ｎ−（１領域の消灯期間）
である範囲となるように、バックライト制御パルスを生成するため、結果として、スキャンによる動画応答性能の確保が維持できるため、動画の画質を犠牲にすることなく、画像品位を向上することが出来るという顕著な効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の液晶表示装置は、動画の画質を犠牲にすることなく、画像品位を向上することが出来るという顕著な効果を有し、特に動画像表示が重要となるテレビ受信機の表示装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の画像表示装置の要部構成のブロック図
【図２】バックライトを明滅させるまでの動作を説明する説明図
【図３】バックライトのバンドと対応する液晶パネルの画像表示領域との関係を示す図
【図４】バックライト制御信号の消灯制御の位相と動画応答性能との関係図
【図５】バックライト制御信号の位相範囲を説明する説明図
【符号の説明】
【００５３】
１    液晶モジュール
２    液晶パネル
３    バックライト
４    ドライバ回路部
５    制御パルス発生回路
６    映像信号処理部
【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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