JP2008058782A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フロント液晶パネルとリア液晶パネルの温度補償を行い、高品質な三次元画像を表示する。
【解決手段】フロント液晶パネル１０とリア液晶パネル２０はバックライトからの発熱により温度差が生じている。回路基板３０に配置した温度センサ３８の出力に基づいて、フロント液晶パネル１０用のコモン電圧発生回路３６と、リア液晶パネル２０用のコモン電圧発生回路３７とから最適なコモン電圧を発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特に、２枚の液晶パネルを重ね合わせて配置して三次元の画像を表示する液晶表示装置に関する。

三次元画像表示装置は、一般的に、特殊な眼鏡等を用いて観察者の左右の目に異なる画像を認識させていた。一方、複数の液晶パネルを用いて重ね合わせて奥行きを表現した三次元画像表示装置がある。複数の液晶パネルを用いて三次元表示を行う表示装置を開示した文献としては、下記特許文献１、特許文献２が挙げられる。

特許文献１及び特許文献２に記載されている三次元画像の表示方法は、観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示画面に、表示対象物体をそれぞれ表示する。

特許文献１は、特に、大きく変化するピクセルを観察者に近いスクリーンに割り当て、変化の少ないピクセルを観察者から遠いスクリーンに割り当てることで、三次元画像を表示することを開示している。

また、特許文献２は、特に、各表示画面に表示される二次元像の輝度を前記各表示面毎にそれぞれ独立に変化させることで、三次元的立体画像を生成することを開示している。

特表２００２−５０４７６４号公報 特開２００２−２１４５５６号公報

従来の三次元表示装置においては、複数の液晶パネルに加えるコモン電圧の温度補償については考慮されていない。また、２枚の液晶パネルの一方のフロント液晶パネルと他方のリア液晶パネルとが、バックライトからの発熱によって、バックライトに近いリア液晶パネルの温度がフロント液晶パネルの温度より上昇することも考慮されていない。

すなわち、図７（ａ）に示すように、フロント液晶パネル１０は外気に接してバックライト４０より離れているが、リア液晶パネル２０は、バックライト４０に近いために、バックライト４０からの発熱により、リア液晶パネル２０の温度はフロント液晶パネル１０の温度より上昇している。

この状態を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）は、外気温度と液晶パネル温度との関係図であって、同じ外気温度において、リア液晶パネル２０の温度はフロント液晶パネル１０の温度よりΔＴだけ大きい。

なお、図７（ａ）において、回路基板３０は、フロント液晶パネル１０、リア液晶パネル２０及びバックライト４０を駆動するものである。また、フレーム５０は、これらを支持・固定するものである。また、白抜き矢印は、バックライト４０からのバックライト光を示す。

このように、フロント液晶パネル１０とリア液晶パネル２０の温度変化に温度差ΔＴが生じるために、三次元表示画面にフリッカが発生したり、コントラストが低下したりする。

そこで、本発明は、フロント液晶パネルとリア液晶パネルの温度補償を行う液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、１つの温度センサを用いて、最適なコモン電圧を、フロント液晶パネルとリア液晶パネルに供給することを特徴とする。

また、本発明は、電源オン・オフ時の過渡状態において、フロント液晶パネルとリア液晶パネルに最適なコモン電圧を供給することを特徴とする。

以上、本発明によると、２枚の液晶パネルの温度補償を定常状態及び過渡状態で行うことができ、高品質な三次元画像を表示することができる。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明に係る液晶表示装置のブロック図であって、フロント液晶パネル１０、リア液晶パネル２０、回路基板３０及び図示しないバックライト４０は、図７（ａ）に示すような配置関係となっている。

すなわち、観察者側から、フロント液晶パネル１０、リア液晶パネル２０、バックライト４０の順番で配置されている。回路基板と各パネルとはフレキシブル配線で接続されているので、回路基板３０はバックライトの背面側に配置できる。本実施例では、フロント液晶パネル１０、リア液晶パネル２０、バックライト４０、回路基板３０の順番で配置したが、回路基板３０は液晶パネルの側面に配置してもよい。

図１において、フロント液晶パネル１０は、液晶表示部１１を駆動するドレインドライバ１２とゲートドライバ１３を備えている。同様に、リア液晶パネル２０は、液晶表示部２１を駆動するドレインドライバ２２とゲートドライバ２３を備えている。

また、回路基板３０は、デジタル信号を入力して、フロント液晶パネル１０とリア液晶パネル２０を制御するコントローラ３１と、直流電圧を入力して、フロント液晶パネル１０とリア液晶パネル２０に適した直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ３２と、フロント液晶パネル１０用の階調電圧発生回路３３と、リア液晶パネル２０用の階調電圧発生回路３４と、フロント液晶パネル１０とリア液晶パネル２０に供給するコモン電圧を発生するコモン電圧発生回路３５とを備えている。

さらに、コモン電圧発生回路３５は、フロント液晶パネル１０用のコモン電圧発生回路３６と、リア液晶パネル２０用のコモン電圧発生回路３７と、コモン電圧発生回路３６，３７が発生するコモン電圧を温度に応じて補正するための温度センサ３８とを備えている。

回路基板３０に設けられたコントローラ３１は、入力デジタル信号に含まれる水平同期信号と垂直同期信号に基づいて、ドレインドライバ１２，２２とゲートドライバ１３，２３を制御し、これら制御されたドライバによって、液晶表示部１１，２１は水平方向と垂直方向に走査される。また、ドレインドライバ１２，２２には、階調電圧発生回路３３，３４からの階調電圧が供給されて、液晶表示部１１，２１の輝度を制御する。

また、液晶表示部１１，２１の輝度は、コモン電圧発生回路３５からのコモン電圧によっても変わる。さらに、フロント液晶パネル１０とリア液晶パネル２０の温度に応じても変わる。そのために、コモン電圧発生回路３５は、フロント液晶パネル１０とリア液晶パネル２０の温度に応じて、最適なコモン電圧を発生している。

図２は、液晶パネル温度と最適コモン電圧との関係図であって、液晶パネル温度の上昇と共に最適コモン電圧を上げる必要がある。そのために、図１に示すように、コモン電圧発生回路３５からフロント液晶パネル１０とリア液晶パネル２０に、その温度に応じた最適なコモン電圧を供給している。

図３は、図１に示すコモン電圧発生回路３５の回路図である。図３において、サーミスタなどからなる温度センサ３８を回路基板３０に設置する。フロント液晶パネル１０とリア液晶パネル２０のそれぞれに温度センサを設置してもよいが、図７について既に説明したように、フロント液晶パネル１０とリア液晶パネル２０の温度変化は、温度差ΔＴの関係で変化するので、１つの温度センサ３８で足りる。また、温度センサ３８の設置場所としては、フロント液晶パネル１０とリア液晶パネル２０にコモン電圧を与える回路基板３０に設置した。

温度センサ３８は、温度が上昇すると、その抵抗値が下がり、温度が下降すると、その抵抗値が上がる。そこで、温度が上昇すると、温度センサ３８と、それに直列に接続されている抵抗Ｒ０とで、電源電圧Ｖｃが抵抗分割され、温度センサ３８と抵抗Ｒ０の接続点に接続されているオペアンプＯＰ１，ＯＰ２の入力電圧が上がり、フロント液晶パネルにコモン電圧を与えるオペアンプＯＰ３とリア液晶パネルにコモン電圧を与えるオペアンプＯＰ４の出力が上がり、図２に示すように、温度の変化に比例した最適コモン電圧が得られる。なお、温度が下降した場合は、上昇した場合とは逆にオペアンプＯＰ４の出力が下がり、図２に示すように、温度の変化に比例した最適コモン電圧が得られる。

オペアンプＯＰ３とオペアンプＯＰ４は、コモン電圧設定手段（可変抵抗器）ＶＲ１，ＶＲ２で基準コモン電圧が設定され、この基準コモン電圧をオペアンプＯＰ１，ＯＰ２の出力で変化させることで、温度変化に対応した最適コモン電圧を発生する。なお、オペアンプＯＰ３とオペアンプＯＰ４に設定される基準コモン電圧の差は、図７に示すように、温度差ΔＴに対応するものとなっている。

なお、図３に示す抵抗Ｒ１，Ｒ２は、オペアンプＯＰ３，ＯＰ４の入力抵抗であり、また、抵抗Ｒ３，Ｒ５は、可変抵抗器ＶＲ１と共に、オペアンプＯＰ３の基準コモン電圧を設定する抵抗である。同様に、抵抗Ｒ６，Ｒ８は、可変抵抗器ＶＲ２と共に、オペアンプＯＰ４の基準コモン電圧を設定する抵抗である。また、抵抗Ｒ４，Ｒ７は、オペアンプＯＰ３，ＯＰ４の入力抵抗である。

実施例１においては、フロント液晶パネルとリア液晶パネルの温度差ΔＴに着目して、定常状態の温度補償を行うものであるが、本実施例においては、電源オン時の過渡状態の温度補償を行うものである。

まず、電源オン時から定常状態となるまでのフロント液晶パネルとリア液晶パネルの温度変化は、図４（ａ）に示すように、電源オン時には、フロント液晶パネルとリア液晶パネルは共に外気温度からスタートして、回路基板の温度変化がなくなる定常状態となるまでの間は、フロント液晶パネルとリア液晶パネルの温度差は一定ではなく、徐々に大きくなり、定常状態となって初めて一定の温度差ΔＴとなる。

そこで、電源オン時には、図４（ａ）に示すように、リア液晶パネルの温度を温度差ΔＴだけ低く設定して、フロント液晶パネルの温度と同じに設定する。次に、電源オンからの時間の経過と共に徐々に温度差ΔＴを減らし、定常状態には、減らす温度差ΔＴをゼロにする。

図５は、図４（ａ）に示すフロント液晶パネルとリア液晶パネルの温度変化特性を実現させるためのブロック図である。図５において、図１と異なるのは、コモン電圧発生回路３５にマイコンなどからなる記憶手段を内蔵した制御手段３９を設けた点で、その他は、図１と同じである。

図５において、制御手段３９は、電源がオンされたことを検知すると、温度差ΔＴに対応するコモン電圧を減算する値を、リア液晶パネル用のコモン電圧発生回路３７に出力し、時間の経過と共にその減算値を減らして行き、温度センサ３８からの出力電圧の変化が一定となったら、減算値をゼロとする。

図６は、図５に示すコモン電圧発生回路３５の回路図である。図６において、図３と異なるのは、制御手段３９を設けて、リア液晶パネル用のオペアンプＯＰ２の出力を制御手段３９のＡ／Ｄ入力に接続し、リア液晶パネル用のオペアンプＯＰ４を制御手段３９のＤ／Ａ出力で制御する点で、その他は、図３と同じである。

図６に示す制御手段３９は、電源がオンされると、オペアンプＯＰ２を介して温度センサ３８の出力をＡ／Ｄ入力でモニタし、Ｄ／Ａ出力からリア液晶パネル用のオペアンプＯＰ４に減算値を与える。この減算値はオペアンプＯＰ４の基準コモン電圧に加えられる。その後順次減算値を減らしていく。このように、電源立ち上がり期間の最適なコモン電圧をリア液晶パネルに与えて、図４（ａ）に示す温度変化特性を実現させる。

本実施例では、電源オン時から電源オフ後の温度補償を行う。図４（ｂ）は、電源オン・オフ時のフロント液晶パネルとリア液晶パネルの温度変化を示す。この温度変化特性を実現させるために、図５，６に示す制御手段３９を用いる。なお、図４（ｂ）において、電源オンからの立ち上がりと、電源オフからの立下りの傾斜が異なるのは、電源オン時からはバックライトによって液晶パネルが急激に過熱され、電源オフ時からは液晶パネルから自然放熱されることによる。

まず、制御手段３９の記憶手段に、図４（ｂ）に示す電源オンから定常状態となるまでの立ち上がり時間と、この間のフロント液晶パネルとリア液晶パネルとの温度差に対応するコモン電圧差を予め記憶させておく。同様に、図４（ｂ）に示す電源オフから温度変化のない外気温度となるまでの立下り時間と、この間のフロント液晶パネルとリア液晶パネルとの温度差に対応するコモン電圧差を予め記憶させておく。

なお、立下り時間において、制御手段３９に内蔵されている内部時計はバックアップされている。この時間の経過後は、内部時計の値は、制御手段３９の電源をバックアップしているコンデンサの電荷がなくなり、リセット値となるため、制御手段３９は、この時間が経過したことを認識できる。

ここで、立ち上がり時間において、制御手段３９は、内蔵している記憶手段から立ち上がり時間におけるコモン電圧差を順次読み出して、リア液晶パネル２０用のコモン電圧発生回路３７に出力する。このように、制御手段３９のＤ／Ａ出力によって、リア液晶パネル２０用のコモン電圧発生回路３７の基準コモン電圧は、時間の経過と共に加算されていく。

なお、この場合、図６に示す可変抵抗器ＶＲ２にて設定されているリア液晶パネル用の基準コモン電圧と、可変抵抗器ＶＲ１にて設定されているフロント液晶パネル用の基準コモン電圧とは同じである。

次に、立下り時間において、制御手段３９は、内蔵している記憶手段から立下り時間におけるコモン電圧差を順次読み出して、リア液晶パネル２０用のコモン電圧発生回路３７に出力する。このように、制御手段３９のＤ／Ａ出力によって、リア液晶パネル２０用のコモン電圧発生回路３７の基準コモン電圧は、時間の経過と共に加算されていく。この場合、加算される電圧は徐々に減っている。

このように、電源がオフされてからコモン電圧差を順次読み出す理由は、立下り時間において、電源が再びオンされた場合の液晶パネルの温度補償を行うためである。

そのために、制御手段３９の記憶手段には、電源がオフされてからの経過時間が記憶されている。この経過時間が立下り時間より少ないと制御手段３９が認識した場合には、制御手段３９は、電源が再びオンされたときのコモン電圧差を記憶手段から読み出し、このコモン電圧差を用いて、電源が最初にオンされたときの立ち上がり処理と同じ処理を行う。

すなわち、立下り処理の途中に電源が再びオンされると、電源が最初にオンされたときの立ち上がり処理の途中から制御を開始する。

なお、立下り処理後は、内部時計はリセット値となり、その後に電源がオンされた場合には、立ち上がり処理は最初から行われる。また、電源がオンされて、立ち上がり処理の途中で電源がオフされ、電源が再びオンされた場合も同様にして行うことができる。

本発明に係る液晶表示装置のブロック図。 温度と最適コモン電圧との関係図。 図１に示すコモン電圧発生回路３５の回路図。 電源オン・オフ時の温度変化図。 本発明に係る液晶表示装置の他のブロック図。 図５に示すコモン電圧発生回路３５の回路図。 本発明に係る液晶表示装置の概略図及び２枚の液晶パネルの温度変化図。

符号の説明

１０…フロント液晶パネル、１１…液晶表示部、１２…ドレインドライバ、１３…ゲートドライバ、２０…リア液晶パネル、２１…液晶表示部、２２…ドレインドライバ、２３…ゲートドライバ、３０…回路基板、３１…コントローラ、３２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、３３…フロント液晶パネル１０用の階調電圧発生回路、３４…リア液晶パネル２０用の階調電圧発生回路、３５…コモン電圧発生回路、３６…フロント液晶パネル１０用のコモン電圧発生回路、３７…リア液晶パネル２０用のコモン電圧発生回路、３８…温度センサ、３９…制御手段、４０…バックライト、５０…フレーム、ＶＲ１，ＶＲ２…コモン電圧設定手段（可変抵抗器）。

Claims (5)

1. フロント液晶パネルと、リア液晶パネルと、バックライトと、回路基板とが順次配置されて、三次元表示を行う液晶表示装置において、
   前記回路基板には、温度センサを備えたコモン電圧発生回路が設けられ、
   前記コモン電圧発生回路は、温度センサからの出力に基づいて、フロント液晶パネルに与えるコモン電圧とリア液晶パネルに与えるコモン電圧を発生することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記コモン電圧発生回路には、フロント液晶パネルに基準コモン電圧を与えるコモン電圧設定手段と、リア液晶パネルに基準コモン電圧を与えるコモン電圧設定手段とが設けられ、これら基準コモン電圧の差は、フロント液晶パネルとリア液晶パネルの温度差に対応することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. フロント液晶パネルと、リア液晶パネルと、バックライトと、回路基板とが順次配置されて、三次元表示を行う液晶表示装置において、
   前記回路基板には、温度センサと制御手段を備えたコモン電圧発生回路が設けられ、
   前記コモン電圧発生回路は、温度センサからの出力に基づいて、フロント液晶パネルに与えるコモン電圧を発生し、制御手段からの出力に基づいて、リア液晶パネルに与えるコモン電圧を発生することを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記制御手段は、電源がオンされると、フロント液晶パネルに与えるコモン電圧を減算してリア液晶パネルに与えるコモン電圧を発生させることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記制御手段は、内蔵する記憶手段からの出力に基づいて、リア液晶パネルに与えるコモン電圧を発生させることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
   

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