(57)【要約】【課題】バックライトを間欠点灯し１フレームの期間内に複数回の駆動走査を行う液晶表示装置において、表示画面を上下に分割して走査する際の表示品質の低下を防止する。【解決手段】複数の液晶画素をマトリクス状に配した表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明部と、１フレーム期間よりも短い第１サブフレーム期間で映像信号に対応した階調表示と、前記第１サブフレーム期間と異なる第２サブフレーム期間で前記映像信号に対応しない非階調表示とを制御する表示制御部と、前記階調表示及び非階調表示それぞれの周期に対応して前記照明部の点消灯を制御する照明制御部とを備え、前記表示制御部は、階調表示及び非階調表示のための走査動作において、前記表示パネルの上端から中央に向かう走査と、下端から中央に向かう走査とを交互に実行するように制御する液晶表示装置である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の液晶画素をマトリクス状に配した表示パネルと、
前記表示パネルを照明する照明部と、
１フレーム期間よりも短い第１サブフレーム期間で映像信号に対応した階調表示と、前記第１サブフレーム期間と異なる第２サブフレーム期間で前記映像信号に対応しない非階調表示とを制御する表示制御部と、
前記階調表示及び非階調表示それぞれの周期に対応して前記照明部の点消灯を制御する照明制御部とを備え、
前記表示制御部は、
階調表示及び非階調表示のための走査動作において、前記表示パネルの上端から中央に向かう走査と、下端から中央に向かう走査とを交互に実行するように制御することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記サブフレーム期間は、１フレーム期間内に連続した期間である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】
前記液晶画素は、ＯＣＢモード液晶で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記照明制御部は、前記第１サブフレーム期間における前記階調表示のための走査が完了した以降、次のサブフレーム期間における前記非階調表示のための走査が開始されるまでの任意の期間に前記照明部を点灯状態に制御することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
複数の液晶画素をマトリクス状に配した表示パネルと、
前記表示パネルを照明する照明部と、
１フレーム期間よりも短い第１サブフレーム期間で映像信号に対応した階調表示と、前記第１サブフレーム期間と異なる第２サブフレーム期間で前記映像信号に対応しない非階調表示とを制御する表示制御部と、
前記階調表示及び非階調表示それぞれの周期に対応して前記照明部の点消灯を制御する照明制御部とを備え、
前記表示制御部は、
階調表示及び非階調表示のための走査動作において、前記表示パネルの中央から上端に向かう走査と、中央から下端に向かう走査とを交互に実行するように制御することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記サブフレーム期間は、１フレーム期間内に連続した期間であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶画素は、ＯＣＢモード液晶で構成されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記照明制御部は、前記第１サブフレーム期間における前記階調表示のための走査が完了した以降、次のサブフレーム期間における前記非階調表示のための走査が開始されるまでの任意の期間に前記照明部を点灯状態に制御することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバックライトを間欠点灯し１フレームの期間内に複数回の駆動走査を行う液晶表示装置において、輝度ムラあるいは色むらなどによる表示品質の低下を緩和する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、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において画像を表示する表示パネルとして広く利用されている。  
この液晶表示装置は、一つの二次元情報を表示するのが通常であるが、それに留まらず、立体表示、あるいは同一画面で観察者の見る方向によって同時に異なる画面表示（マルチビュー表示）が可能な液晶表示装置が提案されている。例えば、車載用で運転席と助手席とで見える映像が異なる２画面表示装置や、右目用の映像と左目用の映像をそれぞれ表示することによって立体表示を行う３次元表示装置などが提案されている。
【０００３】
更に、時分割駆動によって左右それぞれの方向に光を振り分けることで光の指向性を切り替える方式も提案されている。  
この方式によれば、空間解像度、もしくは開口率を減少させることなく複数の画面を表示することや、立体画像を表示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１６１０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フィールドシーケンシャル方式でカラー画像を表示する場合は、１フレームをＲＧＢ画像を表示するための３つのサブフレームに分割し、それぞれのサブフレーム毎にバックライトを点灯する駆動が採用される。  
また、立体表示、マルチビュー表示においても、１フレームを左右画像を表示するための２つのサブフレームに分割し、それぞれのサブフレーム毎にバックライトを点灯する駆動が採用される。
【０００６】
このように複数の画像をサブフレーム毎に切り替えて表示し、それに対応してバックライトを点灯する方式では、１フレームの期間内に複数回の走査を行う必要があるため、表示期間が短くなることによる、面内輝度ムラおよび色むらなどが顕在化する場合がある。  
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、バックライトを間欠点灯し１フレームの期間内に複数回の駆動走査を行う液晶表示装置において、輝度ムラあるいは色むらなどによる表示品質の低下を緩和することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液晶表示装置は、複数の液晶画素をマトリクス状に配した表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明部と、１フレーム期間よりも短い第１サブフレーム期間で映像信号に対応した階調表示と、前記第１サブフレーム期間と異なる第２サブフレーム期間で前記映像信号に対応しない非階調表示とを制御する表示制御部と、前記階調表示及び非階調表示それぞれの周期に対応して前記照明部の点消灯を制御する照明制御部とを備え、前記表示制御部は、階調表示及び非階調表示のための走査動作において、前記表示パネルの上端から中央に向かう走査と、下端から中央に向かう走査とを交互に実行するように制御する。
【０００８】
また本発明の液晶表示装置は、複数の液晶画素をマトリクス状に配した表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明部と、１フレーム期間よりも短い第１サブフレーム期間で映像信号に対応した階調表示と、前記第１サブフレーム期間と異なる第２サブフレーム期間で前記映像信号に対応しない非階調表示とを制御する表示制御部と、前記階調表示及び非階調表示それぞれの周期に対応して前記照明部の点消灯を制御する照明制御部とを備え、前記表示制御部は、階調表示及び非階調表示のための走査動作において、前記表示パネルの中央から上端に向かう走査と、中央から下端に向かう走査とを交互に実行するように制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の概要を説明する図。
【図２】本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【図３】従来の液晶表示パネルを走査する方法を示す図。
【図４】輝度ムラ及び色ムラの発生原因を説明する図。
【図５】第１の実施形態の液晶表示装置の液晶表示パネルを走査する方法を示す図。
【図６】第１の実施形態の液晶表示装置の駆動方法を示すタイムチャート。
【図７】第２の実施形態の液晶表示装置の液晶表示パネルを走査する方法を示す図。
【図８】第２の実施形態の液晶表示装置の駆動方法を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔第１の実施の形態〕  
図１は、本発明に係る液晶表示装置の概要を説明する図である。  
本発明に係る液晶表示装置では、透過型の液晶表示パネルＤＰの下にバックライトＢＬを備えている。そして、バックライトＢＬは、光源５２ａ、光源５２ｂおよびバックライト導光板５３で構成される。ここで、光源５２ａをオンしたときは、光はバックライト導光板５３によって図の右方向に出射され、光源５２ｂをオンしたときは、光はバックライト導光板５３によって図の左方向に出射される。
【００１１】
マルチビュー表示を行うときは、液晶表示パネルＤＰに右の画像を表示する期間で光源５２ａを点灯し、液晶表示パネルＤＰに左の画像を表示する期間で光源を切替えて光源５２ｂを点灯する。このように時分割で液晶表示パネルＤＰに左右画像を順次表示し、これと同期して照明する光源の指向性を切替えることによって、左右の画像をそれぞれ所望の方向に導くことができる。
【００１２】
なお、図１は液晶表示装置の概略の構成を示している。実際の表示装置においては、液晶表示パネルＤＰとバックライトＢＬとの間に、さらにコリメートレンズ、プリズムフィルムなどの光の指向性を調整する光学素子を適宜設けることができる。
【００１３】
ところで、１フレーム期間を時分割して異なる映像を表示するためには、応答速度の速い液晶を使用することが必須の条件となる。このため、本実施の形態では、動画表示に必要とされる高速な液晶応答性を有すると共に、広視野角の実現が可能なＯＣＢモード（Optically Compensated Bend）液晶を使用する。  
図２は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。  
液晶表示装置は、映像を表示する液晶表示パネル１、液晶表示パネル1を照明するバックライト２及び表示動作を制御するコントローラＣＮＴで構成されている。  
液晶表示パネル１は一対の電極基板であるアレイ基板（不図示）および対向基板（不図示）間に液晶層を挟持した構造である。
【００１４】
ＯＣＢモードの液晶表示パネル１では、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液晶分子はほとんど寝ているスプレイ配向になる。液晶表示パネル１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液晶分子をスプレイ配向からベンド配向に転移させてから表示動作を行う。
【００１５】
このようなＯＣＢモードの液晶では、一旦ベンド配向に転移しても、スプレイ配向のエネルギとベンド配向のエネルギ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、再びスプレイ配向に逆転移してしまうという性質を有する。スプレイ配向では、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。
【００１６】
ベンド配向からスプレイ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逆転移を防止する程度に大きな電圧をＯＣＢ液晶に印加する駆動方式や、スプレイ配向のエネルギとベンド配向のエネルギとが拮抗するレベル以下の電圧を用いない駆動方式が知られている。ノーマリホワイトの液晶表示パネルでは、前者の駆動方式として、逆転移防止電圧として黒表示電圧を用いることで、逆転移を効果的に防止できると共に、動画の表示性能を向上することができ、黒挿入駆動と呼ばれる。
【００１７】
本実施の形態で使用する液晶層はＯＣＢモードの液晶であり、ノーマリホワイトの表示動作のために予めスプレイ配向からベンド配向に転移され、周期的に黒表示となる電圧を印加する黒挿入駆動を採用することによりベンド配向からスプレイ配向への逆転移が阻止されている。
【００１８】
アレイ基板にはマトリクス状に配された複数の画素電極が設けられ、対向基板には光漏れを防止するブラックマトリクスと対向電極が設けられている。そして各画素電極および対向電極および液晶層とで各画素を構成する。  
コントローラＣＮＴはアレイ基板および対向基板を介して画素電極及び対向電極間の液晶層に液晶駆動電圧を印加し、発生した電界によって各画素の透過率を制御する。
【００１９】
コントローラＣＮＴは、ゲートドライバ１１、ソースドライバ１２、第１フレームメモリ１３ａ、第２フレームメモリ１３ｂ、映像信号変換部１４、駆動制御部１６及び変換回路１７を備えている。
【００２０】
ゲートドライバ１１は、変換回路１７を介して、行単位で複数の画素を選択するゲート線（不図示）を順次駆動する。選択された行単位の画素は、表示信号に対応する画素電圧が書込み可能な状態になる。変換回路１７は、ゲートドライバ１１からの信号を受けて、ゲート線を予め指定された順序で選択する。ソースドライバ１２は、選択された各行の画素に書込む画素電圧を複数のソース線（不図示）にそれぞれ出力する。
【００２１】
第１フレームメモリ制御部１３ａは、デジタル映像信号を一時保存するバッファメモリである。第２フレームメモリ制御部１３ｂは、第１フレームメモリ制御部１３ａから取り出したデジタル映像信号の順序を変更して保存する  
映像信号変換部１４は、第２フレームメモリ１３ｂに格納されているデジタル映像信号から液晶表示パネル１に表示する信号を生成する。
【００２２】
駆動制御部１６は、外部信号源（不図示）から入力される同期信号に基づいて映像信号変換部１４の変換結果として得られた表示信号から画素電圧を生成してソース信号として順次出力する。また、駆動制御部１６は、外部信号源から入力される同期信号に基づいてそれぞれゲートドライバ１１に対する制御信号であるゲート信号を発生する。さらに駆動制御部１６は、外部信号源から入力される同期信号に基づいてバックライト２の点消灯を制御する信号を出力する。
【００２３】
続いて、液晶表示装置を従来の駆動方法で動作させたときに発生する表示品質の低下について説明する。  
図３は、従来の液晶表示パネル１を走査する方法を示す図である。従来では、液晶表示パネル１の先頭ラインから最終ラインまで順次選択して映像信号を書き込んでいた。しかし、この走査方法を、１フレームの期間内に複数回の駆動走査を行う液晶表示装置に適用した場合は、輝度ムラまたは色ムラなどの表示品質の低下が視認された。
【００２４】
図４は、輝度ムラ及び色ムラの発生原因を説明する図である。  
図４（１）は、液晶表示パネル１の上部、中部、下部におけるそれぞれの液晶の透過率の時間推移を表している。バックライトＢＬが点灯している期間中の透過率が階調度として観測される。それぞれの液晶に電圧が印加されてからバックライトＢＬが点灯するまでの時間は異なっている。バックライトが点灯したときは、上部の液晶では透過率が所定の値に到達しているのに対し、下部の液晶では、まだ透過率が所定の値に到達していない。このため、図４（２）に示すように、上部、中部、下部において、透過率に差が生じて輝度ムラが発生している。
【００２５】
図４（３）は、液晶表示パネル１の上部、中部、下部におけるそれぞれの画素の色を、ＣＩＥＬＵＶ色度図で表している。この色度図によれば、同じ色を表示しようとしているにも関らず、異なる色として視認される。即ち、色ムラの発生が観測される。これは、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの画素の透過率特性は同一でないため、上部、中部、下部において色バランスがくずれた結果であると考えられる。
【００２６】
本願発明は、この検討に基づいて輝度ムラ及び色ムラの低減を図るものであり、その技術思想は、輝度ムラ及び色ムラを分散化することによって低減することである。
【００２７】
図５は、第１の実施形態の液晶表示装置の液晶表示パネル１を走査する方法を示す図である。第１の実施形態では、液晶表示パネル１の上端から中央に向かう走査と、下端から中央に向かう走査とを交互に実行する。
【００２８】
図６は、第１の実施形態の液晶表示装置の駆動方法を示すタイムチャートである。図２乃至図６を参照しつつ動作を説明する。なお、図６では、液晶表示パネル１の縦方向の行数は６００ラインとしている。
【００２９】
図６では、１フレームは２つのサブフレームで構成されている。ここで、それぞれのサブフレームの期間を時間経過に従って第１期間、第２期間、・・・と称する。
【００３０】
第１期間において、映像信号としてデータＡがコントローラＣＮＴに入力される。データＡは、一旦、第１フレームメモリ制御部１３ａに格納された後、所定のタイミングで第２フレームメモリ制御部１３ｂに書き込まれる。この後、第１フレームメモリ制御部１３ａは、次のデータを受け取ることが可能となる。  
第２フレームメモリ制御部１３ｂは、データＡのデータ順序を変更する。即ち、最初に液晶表示パネル１の上端（００１ライン）のデータをセットし、続いて液晶表示パネル１の下端（６００ライン）のデータをセットする。以降、上端から２番目（００２ライン）のデータ、下端から２番目（５９９ライン）のデータ・・・と、図５に記載した順序に従って、データＡを組み替えて新たなデータＡ’を生成する。映像信号変換部１４は、データＡ’を液晶表示パネル１に表示する信号に変換する。
【００３１】
第２期間において、駆動制御部１６は、黒書込み（黒挿入駆動）動作を実行する。即ち、駆動制御部１６はゲートドライバ１１を制御してゲートラインを上端から下端まで順次選択する信号を変換回路１７に出力する。それと共に、ソースドライバ１２に対して黒信号を出力する。  
変換回路１７は、ゲートドライバ１１からの選択信号を変換して、ゲートラインの選択順序を変更する。即ち、図５に示す順序でゲートラインを選択する信号を出力する。  
図６の「黒書込み」期間に示す黒い斜め線が、上述の黒書込みのための走査を表している。
【００３２】
黒書込みの終了に続いて駆動制御部１６は、映像書込み動作を実行する。即ち、駆動制御部１６はゲートドライバ１１を制御してゲートラインを上端から下端まで順次選択する信号を変換回路１７に出力する。それと共に、ソースドライバ１２に対して映像信号変換部１４が変換した映像信号を出力する。  
変換回路１７は、ゲートドライバ１１からの選択信号を変換して、ゲートラインの選択順序を変更する。即ち、図５に示す順序でゲートラインを選択する信号を出力する。  
図６の「映像書込み」期間に示す黒い斜め線が、上述の映像書込みのための走査を表している。
【００３３】
映像書込みの終了に続いて駆動制御部１６は、バックライト点灯（ＨＯＬＤ）動作を実行する。図６の「バックライト」の信号が立ち上がっている部分が、点灯を継続する状態を表している。なお、バックライトは、階調表示のための走査が完了した以降、次のフレーム期間における非階調表示のための走査が開始されるまでの任意の期間に点灯状態とされる。
【００３４】
一方、第２期間においては、映像信号としてデータＢがコントローラＣＮＴに入力される。データＢは、一旦、第１フレームメモリ制御部１３ａに格納された後、所定のタイミングで第２フレームメモリ制御部１３ｂに書き込まれる。  
第２フレームメモリ制御部１３ｂは、データＢのデータ順序を図５に記載した順序に従って組み替えて新たなデータＢ’を生成する。映像信号変換部１４は、データＢ’を液晶表示パネル１に表示する信号に変換する。
【００３５】
このデータＢ’の映像信号は、次の第３期間において使用される。この第３期間での動作は第２期間での動作と同様であるためその詳細の説明は省略する。
【００３６】
〔第２の実施の形態〕  
第２の実施の形態では、液晶表示パネル１の走査方法が第１の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付して、その詳細の説明は省略する。
【００３７】
図７は、第２の実施形態の液晶表示装置の液晶表示パネル１を走査する方法を示す図である。第２の実施形態では、液晶表示パネル１の中央から上端に向かう走査と、中央から下端に向かう走査とを交互に実行する。
【００３８】
図８は、第２の実施形態の液晶表示装置の駆動方法を示すタイムチャートである。  
図８では、１フレームは２つのサブフレームで構成されている。ここで、それぞれのサブフレームの期間を時間経過に従って第１期間、第２期間、・・・と称する。
【００３９】
第１期間において、映像信号としてデータＡがコントローラＣＮＴに入力される。データＡは、一旦、第１フレームメモリ制御部１３ａに格納された後、所定のタイミングで第２フレームメモリ制御部１３ｂに書き込まれる。この後、第１フレームメモリ制御部１３ａは、次のデータを受け取ることが可能となる。  
第２フレームメモリ制御部１３ｂは、データＡのデータ順序を変更する。即ち、最初に液晶表示パネル１の中央（３００ライン）のデータをセットし、続いて液晶表示パネル１の中央（３０１ライン）のデータをセットする。以降、中央から上端に向かって２番目（２９９ライン）のデータ、中央から下端に向かって２番目（３０２ライン）のデータ・・・と、図７に記載した順序に従って、データＡを組み替えて新たなデータＡ’を生成する。映像信号変換部１４は、データＡ’を液晶表示パネル１に表示する信号に変換する。
【００４０】
第２期間において、駆動制御部１６は、黒書込み（黒挿入駆動）動作を実行する。即ち、駆動制御部１６はゲートドライバ１１を制御してゲートラインを上端から下端まで順次選択する信号を変換回路１７に出力する。それと共に、ソースドライバ１２に対して黒信号を出力する。  
変換回路１７は、ゲートドライバ１１からの選択信号を変換して、ゲートラインの選択順序を変更する。即ち、図７に示す順序でゲートラインを選択する信号を出力する。  
図８の「黒書込み」期間に示す黒い斜め線が、上述の黒書込みのための走査を表している。
【００４１】
黒書込みの終了に続いて駆動制御部１６は、映像書込み動作を実行する。即ち、駆動制御部１６はゲートドライバ１１を制御してゲートラインを上端から下端まで順次選択する信号を変換回路１７に出力する。それと共に、ソースドライバ１２に対して映像信号変換部１４が変換した映像信号を出力する。  
変換回路１７は、ゲートドライバ１１からの選択信号を変換して、ゲートラインの選択順序を変更する。即ち、図７に示す順序でゲートラインを選択する信号を出力する。  
図８の「映像書込み」期間に示す黒い斜め線が、上述の映像書込みのための走査を表している。
【００４２】
映像書込みの終了に続いて駆動制御部１６は、バックライト点灯（ＨＯＬＤ）動作を実行する。図８の「バックライト」の信号が立ち上がっている部分が、点灯を継続する状態を表している。なお、バックライトは、階調表示のための走査が完了した以降、次のフレーム期間における非階調表示のための走査が開始されるまでの任意の期間に点灯状態とされる。
【００４３】
一方、第２期間においては、映像信号としてデータＢがコントローラＣＮＴに入力される。データＢは、一旦、第１フレームメモリ制御部１３ａに格納された後、所定のタイミングで第２フレームメモリ制御部１３ｂに書き込まれる。  
第２フレームメモリ制御部１３ｂは、データＢのデータ順序を図７に記載した順序に従って組み替えて新たなデータＢ’を生成する。映像信号変換部１４は、データＢ’を液晶表示パネル１に表示する信号に変換する。
【００４４】
このデータＢ’の映像信号は、次の第３期間において使用される。この第３期間での動作は第２期間での動作と同様であるためその詳細の説明は省略する。
【００４５】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…液晶表示パネル、２…バックライト、１１…ゲートドライバ、１２…ソースドライバ、１３ａ…第１フレームメモリ、１３ｂ…第２フレームメモリ、１４…映像信号変換部、１６…駆動制御部、ＣＮＴ…コントローラ。
【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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