JP2009175346A - 液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度の低下を抑制する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】照明手段は、第１方向に光を出射する第１照明部と第２方向に光を出射する第２照明部とを有し、制御手段は、１フレーム期間内に第１サブフレーム期間と第２サブフレーム期間とを設定し、第１、第２サブフレーム期間のそれぞれにおいて、第１期間と第２期間と第３期間とを設定し、第１サブフレーム期間内の第１、第２期間において第１方向に対応する映像信号を書込み、第３期間で黒画像信号を書き込む。第２サブフレーム期間内の第１、第２期間で第２方向対応映像信号を書き込むとともに第３期間で黒画像対応信号を書き込む時分割書込み部と、第１サブフレーム期間において第１照明部を点灯させ、第２サブフレーム期間において第２照明部を点灯させる照明手段制御部を有する。
【選択図】図４

Description

この発明は、液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法に関し、特にアクティブマトリクス型の液晶表示装置およびその駆動方法に関する。

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーションシステム、あるいはテレビ受像機等の表示装置として広く利用されている。

従来、一つの二次元情報を表示するものに留まらず、立体表示、あるいは同一画面で同時に複数の画面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と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。

この様な表示を可能にする技術として、視差バリア方式や時分割駆動方式が提案されている（特許文献１および特許文献２参照）。視差バリア方式を採用した場合には、開口率の低下を防止することが困難であったため、開口率の低下を防止するための方式として、時分割駆動方式が提案されている。

時分割駆動方式を採用した場合には、例えば、１画面を表示する１フレーム期間内に第１サブフレーム期間と第１サブフレーム期間に続く第２サブフレーム期間とを設定し、第１サブフレームでは第１画像を、第２サブフレーム期間では第２画像を表示部に提示する。

そして、出射光の指向性を第１方向と第２方向との２方向に切り替えることのできるバックライトを用いて、このバックライトに第１サブフレーム期間には第１方向（例えば右方向）、第２サブフレーム期間には第２方向（例えば左方向）に指向性をもたせて光を出射させる。こうすることで第１方向と第２方向との各方向に、それぞれに対応した別の画像を表示させることができる。
特開平１０−１６１０６１号公報 特開２００４−２５８５９６号公報

上記のような時分割駆動方式を採用した場合には、１フレーム期間（約１／６０ ｓｅｃ）に少なくとも２回、場合によっては４回の走査を行う必要があり、従って、それぞれの走査を高速に行う必要がある。しかしながら、ソースドライバの信号転送速度には上限があるとともに、液晶表示パネルの画素スイッチング素子を介して画素を充電する時間を確保する必要があるため、走査速度を所望の早さとすることが困難であった。また、走査速度を十分に速くすることが出来ない場合には、液晶が表示状態である時間を十分に確保することが出来ず、所望の輝度を得ることが困難であった。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、光利用効率の低下に伴う輝度の低下が抑制された液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１態様による液晶表示装置は、互いに対向して配置された一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部とを有する液晶表示パネルと、前記表示部を照明する照明手段と、前記液晶表示パネルおよび前記照明手段を制御する制御手段と、を有し、１フレーム期間の第１サブフレーム期間において第１画像を表示し、前記第１サブフレーム期間に続く第２サブフレーム期間において第２画像を表示する液晶表示装置であって、前記照明手段は、第１方向に光を出射する第１照明部と前記第１方向と異なる第２方向に光を出射する第２照明部とを有し、前記制御手段は、１フレーム期間内に前記第１サブフレーム期間と前記第２サブフレーム期間とを設定し、前記第１および第２サブフレーム期間のそれぞれにおいて、第１期間と前記第１期間に続く第２期間と第２期間に続く第３期間とを設定し、前記第１サブフレーム期間内の前記第１期間と前記第２期間とにおいて前記第１画像に対応する映像信号を前記表示画素に書込むとともに前記第３期間において黒画像に対応した信号を前記表示画素に書き込み、前記第２サブフレーム期間内の前記第１期間と前記第２期間とにおいて前記第２画像に対応する映像信号を前記表示画素に書き込むとともに前記第３期間において黒画像に対応した信号を前記表示画素に書き込む時分割書込み部と、前記第１サブフレーム期間に前記第１照明部を点灯させ、前記第２サブフレーム期間に前記第２照明部を点灯させる照明手段制御部と、を有する。

本発明の第２態様による液晶表示装置は、互いに対向して配置された一対の基板と、前記一対の基板間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された複数の表示画素からなる表示部とを有する液晶表示パネルと、前記表示部を照明する照明手段と、前記液晶表示パネルおよび前記照明手段を制御する制御手段と、を有し、１フレーム期間の第１サブフレーム期間において第１画像を表示し、前記第１サブフレーム期間に続く第２サブフレーム期間において第２画像を表示する液晶表示装置であって、前記照明手段は、第１方向に光を出射する第１照明部と前記第１方向と異なる第２方向に光を出射する第２照明部とを有し、前記制御手段は、１フレーム期間内に前記第１サブフレーム期間と前記第２サブフレーム期間とを設定し、前記第１サブフレーム期間内および前記第２サブフレーム期間内に、前記表示画素に前記第１画像または前記第２画像に対応する映像信号が書き込まれる第１期間と、前記第１期間後であって前記表示画素に黒画像に対応した信号が書き込まれる第２期間とを設定する時分割書込み部と、前記第１サブフレーム期間に前記第１照明部を点灯させ、前記第２サブフレーム期間に前記第２照明部を点灯させる照明手段制御部と、を有し、前記第２期間は前記第１期間よりも短い。

本発明の第３態様による液晶表示装置の駆動方法は、１フレーム期間内に第１サブフレーム期間と第２サブフレーム期間とを設定するとともに、前記第１および第２サブフレーム期間のそれぞれにおいて、第１期間と前記第１期間に続く第２期間と第２期間に続く第３期間とを設定するステップと、前記第１サブフレーム期間内の前記第１期間と前記第２期間とにおいて第１画像に対応する映像信号を表示画素に書込み、前記第３期間に黒画像に対応した信号を前記表示画素に書き込み、前記第２サブフレーム期間内の前記第１期間と前記第２期間とにおいて第２画像に対応する映像信号を表示画素に書込み、前記第３期間に黒画像に対応した信号を前記表示画素に書き込む時分割書込みステップと、前記第１サブフレーム期間において前記第１照明部を点灯させ、前記第２サブフレーム期間において前記第２照明部を点灯させる照明手段制御ステップと、を有する。

本発明によれば、光利用効率の低下に伴う輝度の低下が抑制された液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置では、透過型の液晶表示パネルＤＰと、液晶表示パネルＤＰの背面側に配置された照明手段としてのバックライトＢＬと、液晶表示パネルＤＰとバックライトＢＬとを制御する表示制御回路ＣＮＴと、を備えている。

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と、アレイ基板１と対向基板２との間に挟持された液晶層３を有している。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イ配向からベンド配向に転移されると共に、ベンド配向からスプレイ配向への逆転移が印加される電圧により阻止される液晶を液晶材料として含む。本実施形態に係る液晶表示装置では、液晶の逆転移を防止するための電圧として黒画像に対応する画素電圧を液晶層に印加している。

アレイ基板１は、透明絶縁基板（図示せず）に画素電極ＰＥ及び配向膜（図示せず）が積層して形成されている。対向基板２は、透明絶縁基板（図示せず）に共通電極ＣＥ及び配向膜（図示せず）が順に積層形成されて構成されている。アレイ基板１と対向基板２とは、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとが対向するように配置されている。アレイ基板１の配向膜と対向基板２の配向膜とには、ラビング方向が互いに略平行な方向となるようにラビング処理が施されている。

アレイ基板１では、複数の画素電極ＰＥが透明絶縁基板上において略マトリクス状に配置される。また、複数のゲート線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）が複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置され、複数のソース線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）が複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置される。

これらゲート線Ｙおよびソース線Ｘの交差位置近傍には、複数の画素スイッチング素子Ｗが配置される。各画素スイッチング素子Ｗは、例えばゲート電極がゲート線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間に接続される薄膜トランジスタからなり、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間で導通する。

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、それぞれ配向膜で覆われ、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の一部である画素領域と共に表示画素ＰＸを構成する。

複数の表示画素ＰＸは、各々画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥ間に液晶容量を有する。複数の補助容量線Ｃ１〜Ｃｍは、各々対応行の表示画素ＰＸの画素電極ＰＥに容量結合する補助容量Ｃｓを構成する。補助容量Ｃｓは、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。

表示制御回路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。スプレイ配向からベンド配向への転移は電源投入時に表示制御回路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液晶に印加することにより得られる。

表示制御回路ＣＮＴは、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤ、バックライト駆動部ＬＤ、駆動用電圧発生回路４、およびコントローラ回路５を備える。ゲートドライバＹＤは、複数の画素スイッチング素子Ｗを行単位に導通させるように複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを順次駆動する。ソースドライバＸＤは、各行の画素スイッチング素子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。

バックライト駆動部ＬＤは、コントローラ回路５に制御されてバックライトＢＬを駆動する。駆動用電圧発生回路４は、液晶表示パネルＤＰの駆動用電圧を発生する。駆動用電圧発生回路４は、補助容量線Ｃに印加される補償電圧Ｖｅを発生する補償電圧発生回路６、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、および共通電極ＣＥに印加されるコモン電圧Ｖｃｏｍを発生するコモン電圧発生回路８を含む。

コントローラ回路５は、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤおよびバックライト駆動部ＬＤを制御する。コントローラ回路５は、制御回路１０、垂直タイミング制御回路１１、水平タイミング制御回路１２、画像データ変換回路１７、およびバックライト制御回路１４を含む。制御回路１０は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣ’に基づいて新たな同期信号ＳＹＮＣを生成するとともに、表示制御回路ＣＮＴ各部の動作を制御する信号を生成する。

垂直タイミング制御回路１１は、制御回路１０から入力される同期信号ＳＹＮＣに基づいてゲートドライバＹＤなどに対する制御信号ＣＴＹを発生する。制御信号ＣＴＹは、例えば垂直同期信号ＶＳＹＮＣとクロック信号ＶＣＬＫとを含む。水平タイミング制御回路１２は、制御回路１０から入力される同期信号ＳＹＮＣに基づいてソースドライバＸＤに対する制御信号ＣＴＸを発生する。制御信号ＣＹＸは、例えば水平同期信号ＨＳＹＮＣとクロック信号ＨＣＬＫを含む。

制御信号ＣＴＹは上述のように順次複数のゲート線Ｙを駆動する動作をゲートドライバＹＤに行わせるために用いられ、制御信号ＣＴＸは画素データＤＯを複数のソース線Ｘにそれぞれ割り当てるために用いられる。

ゲートドライバＹＤは、ゲート線Ｙを選択するために例えばシフトレジスタ回路（図示せず）を用いて構成される。ソースドライバＸＤは、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、画素データＤＯ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。

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。

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に対応した補助容量線Ｃ１に補償電圧発生回路６からの補償電圧Ｖｅを出力する。補償電圧Ｖｅは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を実質的にキャンセルする。

図２に示すように、ソースドライバＸＤは、シフトレジスタ２１、サンプリング・ロードラッチ２２、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路２３、および出力バッファ回路２４を含む。

制御信号ＣＴＸには、水平同期信号ＨＳＹＮＣ、一行分の画素データの取り込み開始タイミングを制御する水平スタート信号ＳＴＨ、および、シフトレジスタ２１において水平スタート信号ＳＴＨをシフトさせる水平クロック信号ＨＣＬＫが含まれている。

シフトレジスタ２１は、水平スタート信号ＳＴＨを水平クロック信号ＣＫＨに同期してシフトし、画素データＤＯを順次直並列変換するタイミングを制御する。サンプリング・ロードラッチ２２は、シフトレジスタ２１の制御により１ライン分の表示画素ＰＸに対する画素データＤＯを順次ラッチし、並列的に出力する。Ｄ／Ａ変換回路２３は、画素データＤＯをアナログ形式の画素電圧Ｖｓに変換する。出力バッファ回路２４は、Ｄ／Ａ変換回路２３から得られるアナログ画素電圧Ｖｓをソース線Ｘ１〜Ｘｎに出力する。Ｄ／Ａ変換回路２３は、階調基準電圧発生回路７から発生される複数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照するように構成される。

本実施形態に係る液晶表示装置では、図１および図３に示すように、１フレーム期間内にＡ方向画像およびＢ方向画像のそれぞれに対応する映像信号ＤＩが外部信号源ＳＳから液晶表示パネルＤＰ側に送信される。

本実施形態に係る液晶表示装置では、図３に示すように、画像データ変換回路１７がＡ方向画像用のフレームメモリＭＡとＢ方向画像用のフレームメモリＭＢとを有し、それぞれのフレームメモリＭＡ、ＭＢに一時保存されたＡ方向画像およびＢ方向画像に対応する画素データＤＯが所定のタイミングで液晶表示パネルＤＰに転送される。

本実施形態に係る液晶表示装置では、画素データＤＯは黒画像表示用の画素データＤＯＫ、Ａ方向画像表示用の画素データＤＯＡ、あるいは、Ｂ方向画像表示用画素データＤＯＢである。

バックライトＢＬは、図３に示すように、Ａ方向に光を出射する第１照明部ＢＬＡとＡ方向と異なるＢ方向に光を出射する第２照明部ＢＬＢとを有している。第１照明部ＢＬＡは、光源ＬＡと、光源ＬＡから出射された光を導く導光体ＬＧＡとを有している。第２照明部ＢＬＢは、光源ＬＢと光源ＬＢから出射された光を導く導光体ＬＧＢとを有している。

ここで、光源ＬＡをオンしたときは、光源ＬＡから出射された光は導光体ＬＧＡによって図のＡ方向に導かれる。すなわち、光源ＬＡから出射された光は液晶表示パネルＤＰを透過して液晶表示パネルの正面よりもＡ方向側から視認される。

光源ＬＢをオンしたときは、光源ＬＢから出射された光は導光体ＬＧＢによって図のＢ方向に導かれる。光源ＬＢから出射された光は液晶表示パネルＤＰを透過して液晶表示パネルの正面よりもＢ方向側から視認される。

次に、本実施形態における液晶表示装置の駆動方法を説明する。本実施形態に係る液晶表示装置では、時分割駆動方式を採用している。なお、以下の説明では、駆動上の制約から決まる走査時間の下限は、１サブフレーム期間の３９％である場合について説明する。

本実施形態に係る液晶表示装置の駆動タイミングを図４に示す。ここで、図４に示す横軸は時間軸に対応し、縦軸は画面内での垂直位置に対応している。図４に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法では、１フレーム期間は、第１サブフレーム期間ＦＬＡと、第１サブフレーム期間に続く第２サブフレーム期間ＦＬＢとを有し、各々のサブフレーム期間ＦＬＡ、ＦＬＢに対応してバックライトＢＬの第１照明部ＢＬＡおよび第２照明部ＢＬＢを点灯および消灯させている。

本実施形態に係る液晶表示装置の駆動のタイミングでは、各サブフレーム期間内で信号書込み走査を２回行っている。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置では、各サブフレーム期間ＦＬＡ、ＦＬＢのそれぞれに第１期間と、第１期間に続く第２期間と、第２期間に続く第３期間とを設定している。

最初にＡ方向画像の表示動作について説明する。第１サブフレーム期間ＦＬＡの第１期間において、ゲートドライバＹＤは制御信号ＣＴＹにより、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。ソースドライバＸＤには、画像データ変換回路１７からＡ方向画像表示用画素データＤＯＡが直列的に供給される。

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Ａ方向画像表示用画素データＤＯＡ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。複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに出力された画素電圧Ｖｓは、画素スイッチング素子Ｗを介して画素電極ＰＥに供給される。

続く第１サブフレーム期間ＦＬＡの第２期間では第１期間と同様の動作が行われる。すなわち、ゲートドライバＹＤは制御信号ＣＴＹにより、ゲート線Ｙ１〜Ｙｍを画面上端から画面下端へと順次選択し、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。

ソースドライバＸＤには、画像データ変換回路１７から、Ａ方向画像表示用画素データＤＯＡが直列的に供給される。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Ａ方向画像表示用画素データＤＯＡ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。

なお、本実施形態に係る液晶表示装置では、第１期間においてソースドライバＸＤが複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに印加した画素電圧Ｖｓと、第２期間においてソースドライバＸＤが複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに印加した画素電圧Ｖｓは同じ信号である。

続く第１サブフレーム期間ＦＬＡの第３期間において、ゲートドライバＹＤは制御信号ＣＴＹにより、ゲート線Ｙ１〜ＹｍをＡ方向画像表示用に順次選択し、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。

画像データ変換回路１７では、黒画像表示用画素データＤＯＫが形成される。黒画像表示用画素データＤＯＫは、画像データ変換回路１７からソースドライバＸＤへ直列的に出力される。ソースドライバＸＤは黒画像表示用画素データＤＯＫ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。

Ａ方向画像を表示させるサブフレーム期間ＦＬＡに合わせて、垂直タイミング制御回路１１は、所定タイミングでバックライト制御回路１４に点消灯信号を出力する。本実施形態に係る液晶表示装置では、バックライト制御回路１４は、バックライト駆動部ＬＤを駆動してサブフレーム期間ＦＬＡに第１照明部ＢＬＡを点灯させるとともに、第２照明部ＢＬＢを消灯させる。

続いて、Ｂ方向画像表示動作について説明する。ゲートドライバＹＤは、第２サブフレーム期間の第１期間、第２期間および第３期間において、上記のＡ方向画像表示動作と同様に、制御信号ＣＴＹにより、ゲート線Ｙ１〜Ｙｍを画面上端から画面下端へと順次選択し、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。ソースドライバＸＤは、サブフレーム期間ＦＬＢの第１期間および第２期間のそれぞれにおいてＢ方向画像に対応する画素電圧Ｖｓを画素電極ＰＥに印加し、第３期間に黒画像に対応する画素電圧Ｖｓを画素電極ＰＥに印加する。

このサブフレーム期間ＦＬＢに合わせて、垂直タイミング制御回路１１は、所定タイミングでバックライト制御回路１４に点消灯信号を出力する。例えば本実施形態に係る液晶表示装置では、バックライト制御回路１４は、バックライト駆動部ＬＤを駆動してサブフレーム期間ＦＬＢに第２照明部ＢＬＢを点灯させるとともに第１照明部ＢＬＡを消灯させる。

上記のように、本実施形態に係る液晶表示装置では、１サブフレーム期間の最後で黒画像に対応する画素電圧を書き込むことで、パネルに保持された信号を一旦リセットし、Ａ方向画像、Ｂ方向画像の各画像の混ざりこみ（クロストーク）を抑制している。

上記のような時分割駆動方式を採用した液晶表示装置において、黒画像に対応する画素電圧Ｖｓの書き込み（以下、黒挿入走査という）によるリセットを確実に行うためには、液晶の応答速度が十分速いことが必要である。そのため、応答速度が速いＯＣＢ液晶は、時分割駆動方式に最も適した液晶材料である。

なお、ＯＣＢ液晶では、液晶配向状態がベンド状態からスプレイ状態へと戻るいわゆる逆転移を防ぐために、例えば１フレーム期間中にある時間比率で閾値電圧以上の高電圧を印加、例えば黒画像表示を行う必要がある。そのため、１フレーム期間内で最低１回の黒挿入走査と最低１回の映像信号書き込み（以下、信号走査という）とを行う必要がある。したがって、上記のように黒挿入走査を行うことによって、ＯＣＢ液晶の逆転移も防止される。

ここで、例えば映像信号の書込みを各サブフレーム期間で１回のみ行う駆動方式では、駆動上の制約から決まる走査時間の下限が例えば１サブフレーム期間の３９％である場合、液晶が表示状態となる１サブフレーム期間内の時間比率は１００％−３９％＝６１％となる。

これに対し、図４に示す場合では、１回の信号書込み走査時間が２２％と走査時間の下限値より短くなっている。すなわち、表示画素ＰＸへの映像信号書き込みを１サブフレーム期間内に２回行うことで表示画素ＰＸへの映像信号書き込み不足を防止し、その分１回の走査時間を短くしている。

本実施形態に係る液晶表示装置では、液晶が表示状態となる１サブフレーム期間内の時間比率は１００％−２２％＝７８％になる。なお、厳密には２回目の信号書き込みが完了した段階で映像信号書き込みが完了することとなるが、１回目の信号書込み走査にて映像信号が一通り書き込まれているため、この時点を表示状態の始まりとすることができる。

すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、液晶が表示状態になる１サブフレーム期間内の時間比率を６１％から７８％に増やすことができ、これにより光利用効率を改善して輝度を増大することが可能となる。したがって、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、光利用効率の低下に伴う輝度の低下を抑制する液晶表示装置を提供することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、表示画素ＰＸとそれに隣接する信号線Ｘとの間には寄生容量Ｃｓｄが存在している。したがって、第１実施形態に係る液晶表示装置のように駆動すると、各サブフレーム期間ＦＬＡ、ＦＬＢにおいて２回目の映像信号書き込みを行う第２期間中に、寄生容量Ｃｓｄを介したカップリングにより、保持状態となっている画素電位が変動する。そのため、第１実施形態に係る液晶表示装置では縦クロストークが発生する場合があった。

本実施形態に係る液晶表示装置では、上記のようなクロストークの発生を防止するために、図６に示すように駆動される。すなわち、図６に示すように、上記の第１実施形態に係る液晶表示装置の場合と同様にして、第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢの、第１期間と第２期間とにおいてＡ方向画像又はＢ方向画像に対応する映像信号書込みを行い、第３期間において黒挿入走査を行う。

本実施形態に係る液晶表示装置では、さらに、第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢの第２期間において、Ａ方向画像又はＢ方向画像に対応する映像信号書込みが終わった後に、ゲート線Ｙ１〜Ｙｍの走査は伴わずに、信号線電位だけを映像信号を反転させたパターンで変化させる。

すなわち、第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢの第２期間において、映像信号書き込み後に、映像信号を反転した信号がソースドライバＸＤから出力される。

上記のように液晶表示装置を駆動することによって、寄生容量Ｃｓｄのカップリングに起因する画素電位の変動と、全く逆パターンの電位変動を画素電位に与えることができ、これにより電位変動が互いに相殺されて縦クロストークの発生を抑制することが可能となる。

なおここで、映像信号を反転させたパターンとは、具体的には単に映像信号の極性を反転させたパターン、あるいは極性は反転させずに映像の白黒（階調）だけを反転させたパターン（ネガ画像パターン）等がこれに含まれる。

映像信号を反転させたパターンが極性を反転させたパターンの場合、例えば、正極性の映像信号が印加されるサブフレーム期間において、ソースドライバＸＤは、第２期間の映像信号書込み期間に正極性の映像信号を出力した後、極性を反転し、極性のみを変更した映像信号を出力する。

映像信号を反転させたパターンが映像の白黒を反転させたパターンの場合、例えば、正極性の映像信号が印加されるサブフレーム期間において、ソースドライバＸＤは、第２期間の映像信号書込み期間に正極性の映像信号を出力した後、正極性でネガ映像パターンを出力する。

なお映像信号を反転させたパターンとしては上記の信号に限らない。例えば、映像信号の列平均値を計算して、それを反転させた一定電圧値をソースドライバＸＤから出力させてもよい。

すなわち、例えば画素数Ｍ（縦）×Ｎ（横）の液晶表示パネルＤＰにおいて、あるサブフレーム期間にて画素（ｍ，ｎ）（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）に出力される映像信号がＶ（ｍ，ｎ）である場合、各列について、
Ｖａｖｅ（ｎ）＝（１／Ｍ）ΣＶ（ｍ，ｎ） ［ｍ＝１，２，…，Ｍ］
を計算し、−Ｖａｖｅ（ｎ）に対応する電圧を第２期間における映像信号書込み期間と等しい期間だけ出力させても良い。

この方式であっても、先に述べたのと同じ原理で縦クロストークを抑制することが可能である。また上記のように出力電圧値が一定である場合には、ソースドライバＸＤの消費電力が低減することも可能となる。

なお、この場合に、一定電圧を出力する時間と第２期間の映像信号書き込み期間とを等しくする必要はない。一定電圧を出力する時間が短い場合であっても、出力する一定電圧値に（第２期間の映像信号書込み期間）／（一定電圧を出力する時間）という補正係数をかければ縦クロストーク抑制効果が得られる。

すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置と同様の効果が得られるとともに、縦クロストークの発生を抑制し、表示品位の高い液晶表示装置を提供することが可能となる。要するに、画素電位の変動を相殺する電位を信号線に印加すればよい。

次に、本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して以下に説明する。なお、本実施形態に係る液晶表示装置では、駆動条件の制約から決まる走査時間の下限が１サブフレーム期間の３９％であると仮定し、また２回目の信号書込みについての説明は省略している。

本実施形態に係る液晶表示装置では、１フレーム期間内に第１サブフレーム期間ＦＬＡと第２サブフレーム期間ＦＬＢとを設定し、さらに第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢのそれぞれに、第１画像または第２画像に対応する映像信号が表示画素ＰＸに書き込まれる第１期間と非表示映像としての黒画像に対応する信号が表示画素ＰＸに書き込まれる第３期間とを設定している。

図７に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置では、第１期間は第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢの最初であって、例えば１サブフレーム期間の２５％に設定され、図示しない第２期間が第１期間に続いて設定され、更に第３期間が第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢの最後に設定されている。

本実施形態に係る液晶表示装置では、例えば図７（ａ）に示すように、第３期間を第１期間よりも更に短い１サブフレーム期間ＦＬＡ、ＦＬＢの２０％としている。すなわち、黒挿入走査を行う期間（以下、黒挿入走査期間という）を１サブフレーム期間ＦＬＡ、ＦＬＢの２０％にまで短縮している。

なお、黒挿入走査に関しては、ソースドライバＸＤからの信号出力レベルが黒画像に対応した一定値であり、ソースドライバＸＤの転送速度による制限は特にない。また、液晶表示パネルＤＰ側の画素充電不足の防止のための走査時間の制限も、複数水平期間にわたって画素スイッチング素子Ｗをオンにするなどの対策により解消することができる。このような理由から、黒挿入走査期間については、駆動条件の制約から決まる走査時間の下限値を十分に下回る値に設定することが可能である。

図７（ａ）に示す駆動タイミングにおいて、第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢ内で液晶が表示状態になる時間比率は画面上端にて第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢそれぞれの８０％、画面中央にて７７．５％、画面下端にて７５％である。

図７（ｃ）に示すように、黒挿入走査期間を１サブフレーム期間ＦＬＡ、ＦＬＡＢの２５％と、第１期間と同等に設定した場合の液晶表示装置の駆動タイミングでは、液晶が表示状態となる時間比率が画面全体で第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢの７５％であるこからすると、図７(ａ)に示すようなタイミングで駆動することによって、平均として光利用効率を更にＵＰすることが可能になり、輝度も増加することとなる。

なお、上記のように黒挿入走査期間を１サブフレーム期間ＦＬＡ、ＦＬＢの２０％とすると、画面上端と下端との間でわずかに輝度傾斜が生じるが、画面上端での時間比率／画面下端での時間比率は、８０(％)／７５(％)＝１．０６７より相対誤差は僅か６．７％であり、観測者の目には殆ど認識されない程度である。

また、第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢにおいて黒挿入走査期間を短縮すればするほど輝度改善効果は大きくなるが、黒挿入走査期間が短すぎると、特に画面上端において、１サブフレーム期間内で液晶層３に黒画像に対応する画素電圧が印加される時間の割合（以下、黒挿入率と呼ぶ）が小さくなり、ＯＣＢ液晶の配向状態がベンド状態からスプレイ状態へと戻る逆転移が生じ、表示欠陥が発生する原因となる。

上記のような表示欠陥の発生を防止するとともに、さらに輝度を増加させる駆動タイミングを図７(ｂ)に示す。図７（ｂ）に示した場合では、各サブフレーム期間ＦＬＡ、ＦＬＢでの走査方向を互いに逆方向にしているといる。すなわち、図７（ｂ）に示した場合では、第１サブフレーム期間ＦＬＡでは黒挿入走査、信号走査ともに画面上端から下端に向かって行い、第２サブフレーム期間ＦＬＢでは黒挿入走査、信号走査ともに画面下端から上端に向かって行っている。

例えば、逆転移が発生しない黒挿入率の下限値が１フレーム期間の２０％であるとすると、図７（ａ）に示す駆動タイミングでは、画面上端での黒挿入走査期間が丁度限界値の１サブフレーム期間ＦＬＡ、ＦＬＢの２０％であって、これ以上黒挿入走査期間を短くすると逆転移が発生することとなる。

これに対し、図７（ｂ）に示す駆動タイミングにおいては、黒挿入走査期間を第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢの１５％まで短縮した場合に、１フレーム期間の平均としてみたときの黒挿入走査期間が画面全体で等しく１フレーム期間の２０％となる。

さらに、図７（ｂ）においては、第１サブフレーム期間ＦＬＡおよび第２サブフレーム期間ＦＬＢそれぞれにおいて液晶が表示状態になる時間比率が、第１サブフレーム期間ＦＬＡの画面上端で１サブフレーム期間の８５％、画面下端で７５％となり、第２サブフレーム期間ＦＬＢの画面上端で１サブフレーム期間の７５％、画面下端で８５％となり、１フレーム期間の平均としてみると、液晶が表示状態となる時間比率は１フレーム期間の８０％である。

すなわち、図７（ｂ）のように駆動した場合、１フレーム期間内で液晶が表示状態となる時間比率は、図７（ａ）に示す場合（７７．５％）よりも更に改善されている。したがって、図７（ｂ）に示すように駆動することによって、ＯＣＢ液晶の逆転移による表示欠陥の発生を防止するとともに、さらに画面平均としての光利用効率、および輝度を向上させることが可能である。

すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、上述の第１実施形態および第２実施形態に係る液晶表示装置と同様に、光利用効率の低下に伴う輝度の低下を抑制する液晶表示装置を提供することができる。

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。例えば、上記の実施形態に係る液晶表示装置では、１フレーム期間内にＡ方向画像およびＢ方向画像のそれぞれに対応する映像信号ＤＩが外部信号源ＳＳから液晶表示パネルＤＰ側に送信され、画像データ変換回路１７において画素データＤＯに変換されていたが、外部信号源ＳＳから画素データＤＯが液晶表示パネルＤＰに送信されていても良い。その場合であっても、上記の実施形態に係る液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。

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わせてもよい。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一構成例について説明するための図。 図１に示す液晶表示装置のソースドライバの一構成例について説明するための図。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置のバックライトの一構成例を説明するための図。 本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法における駆動タイミングを説明するための図。 表示画素と信号線との間に生じる寄生容量について説明するための図。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法における駆動タイミングを説明するための図。 本発明の第３実施形態に係る液晶表示装置の駆動方法における駆動タイミングを説明するための図。

符号の説明

ＤＰ…液晶表示パネル、ＢＬ…バックライト、ＣＮＴ…表示制御回路、ＰＸ…表示画素、ＬＤ…バックライト駆動部、ＦＬＡ…サブフレーム期間、ＦＬＢ…サブフレーム期間、１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、４…駆動用電圧発生回路、５…コントローラ回路、１４…バックライト制御回路

Claims (7)

1. 一対の電極間に挟持された液晶層を備えた複数の表示画素がマトリクス状に配置されてなる表示部を有する液晶表示パネルと、
   前記表示部を照明する照明手段と、
   前記液晶表示パネルおよび前記照明手段を制御する制御手段と、を有し、
   １フレーム期間の第１サブフレーム期間において第１画像を表示し、前記第１サブフレーム期間に続く第２サブフレーム期間において第２画像を表示する液晶表示装置であって、
   前記照明手段は、第１方向に光を出射する第１照明部と、前記第１方向と異なる第２方向に光を出射する第２照明部とを有し、
   前記制御手段は、１フレーム期間内に前記第１サブフレーム期間と前記第２サブフレーム期間とを設定し、前記第１および第２サブフレーム期間のそれぞれにおいて、第１期間と前記第１期間に続く第２期間と第２期間に続く第３期間とを設定し、前記第１サブフレーム期間内の前記第１期間と前記第２期間とにおいて前記第１画像に対応する映像信号を前記表示画素に書込むとともに前記第３期間において非表示映像に対応した信号を前記表示画素に書き込み、前記第２サブフレーム期間内の前記第１期間と前記第２期間とにおいて前記第２画像に対応する映像信号を前記表示画素に書き込むとともに前記第３期間において非表示映像に対応した信号を前記表示画素に書き込む時分割書込み部と、
   前記第１サブフレーム期間に前記第１照明部を点灯させ、前記第２サブフレーム期間に前記第２照明部を点灯させる照明手段制御部と、を有する液晶表示装置。
2. 前記表示部は、前記表示画素が配列する行に沿って配置された走査線と、前記表示画素が配列する列に沿って配置された信号線とを有し、
   前記時分割書込み部は、前記第２期間における映像信号書込み後に、信号書込みの際に信号線に印加された映像信号を反転させた反転信号パターンで前記信号線の電位を変化させる反転信号印加部を有する請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記表示部は、前記表示画素が配列する行に沿って配置された走査線と、前記表示画素が配列する列に沿って配置された信号線とを有し、
   前記時分割書込み部は、前記第２期間における映像信号書込み後に、信号書込みの際にそれぞれの表示画素に書き込まれた映像信号の平均値を前記表示画素の列ごとに算出し、算出された平均値の極性を反転した逆極性列平均信号を前記表示画素の列に対応する信号線に印加する逆極性列平均信号印加部を有する請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記第３期間が前記第１期間又は前記第２期間よりも短いことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 一対の電極間に挟持された液晶層を備えた表示画素がマトリクス状に配置されると共に、前記表示画素を走査する走査線が配置されてなる表示部とを有する液晶表示パネルと、
   前記表示部を照明する照明手段と、
   前記液晶表示パネルおよび前記照明手段を制御する制御手段と、を有し、
   １フレーム期間の第１サブフレーム期間において第１画像を表示し、前記第１サブフレーム期間に続く第２サブフレーム期間において第２画像を表示する液晶表示装置であって、
   前記照明手段は、第１方向に光を出射する第１照明部と前記第１方向と異なる第２方向に光を出射する第２照明部とを有し、
   前記制御手段は、１フレーム期間内に前記第１サブフレーム期間と前記第２サブフレーム期間とを設定し、前記第１サブフレーム期間内および前記第２サブフレーム期間内に、前記表示画素に前記第１画像または前記第２画像に対応する映像信号が書き込まれる第１期間と、前記第１期間後であって前記表示画素に非表示映像に対応した信号が書き込まれる第２期間とを設定する時分割書込み部と、
   前記第１サブフレーム期間に前記第１照明部を点灯させ、前記第２サブフレーム期間に前記第２照明部を点灯させる照明手段制御部と、を有し、
   前記第１サブフレーム期間と前記第２サブフレーム期間とにおいて、前記走査線の走査方向は互いに逆である液晶表示装置。
6. 前記液晶層はＯＣＢ液晶を含む請求項１記載の液晶表示装置。
7. １フレーム期間内に第１サブフレーム期間と第２サブフレーム期間とを設定するとともに、前記第１および第２サブフレーム期間のそれぞれにおいて、第１期間と前記第１期間に続く第２期間と第２期間に続く第３期間とを設定するステップと、
   前記第１サブフレーム期間内の前記第１期間と前記第２期間とにおいて第１画像に対応する映像信号を表示画素に書込み、前記第３期間に黒画像に対応した信号を前記表示画素に書き込み、前記第２サブフレーム期間内の前記第１期間と前記第２期間とにおいて第２画像に対応する映像信号を表示画素に書込み、前記第３期間に黒画像に対応した信号を前記表示画素に書き込む時分割書込みステップと、
   前記第１サブフレーム期間において前記第１照明部を点灯させ、前記第２サブフレーム期間において前記第２照明部を点灯させる照明手段制御ステップと、を有する液晶表示装置の駆動方法。

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