JP2011186224A - 液晶表示装置および映像表示システム - Google Patents

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Abstract

【課題】部分発光動作を行う光源を用いて複数の映像を時分割表示する際に、表示画質を向上させることが可能な液晶表示装置、およびそのような液晶表示装置を用いた映像表示システムを提供する。
【解決手段】部分駆動化処理部42は、入力映像信号Din(映像信号D1)に基づいて左右の映像間での最大輝度レベルを画素20ごとに求めることにより、左右の映像に共通の映像である共通化映像(映像信号D2)を生成する。また、この共通化映像を用いて、発光パターン信号BL1および部分駆動用映像信号D4をそれぞれ生成する。表示輝度の低下が生じることなく(表示輝度が維持されつつ)、左右の映像間での表示輝度の時間的変動が回避されてフリッカーの発生が抑えられる。
【選択図】図11

Description

本発明は、複数の部分発光部を有する光源部を備えた液晶表示装置、ならびにそのような液晶表示装置およびシャッター眼鏡を用いた映像表示システムに関する。
近年、薄型テレビ、携帯端末装置のディスプレイとして、画素毎にTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)を設けたアクティブマトリクス型の液晶表示装置(LCD;Liquid Crystal Display)が多く用いられている。このような液晶表示装置では、一般に、画面上部から下部に向かって、各画素の補助容量素子および液晶素子に映像信号が線順次に書き込まれることにより各画素が駆動される。
ところで、液晶表示装置では、その用途に応じて、1フレーム期間を多分割し、分割した時間ごとに異なる映像を表示させる駆動(以下、時分割駆動という)が行われている。このような時分割駆動方式(フレームシーケンシャル方式)を用いた液晶表示装置としては、例えば、シャッター眼鏡を用いた立体映像表示システム(例えば、特許文献1参照)が挙げられる。
シャッター眼鏡を用いた立体映像表示システムでは、1フレーム期間を2分割し、左眼用および右眼用の映像として互いに視差を有する2枚の映像を交互に切り替えて表示させる。また、この表示切り替えに同期して開閉動作がなされるシャッター眼鏡が用いられる。シャッター眼鏡は、左眼用映像の表示期間は左眼側が開(右眼側を閉)、右眼用映像の表示期間は右眼側が開(左眼側を閉)となるように制御される。観察者がこのようなシャッター眼鏡をかけて左右の表示映像を分離して観察することにより、立体視を実現している。
一方で、液晶表示装置に用いられるバックライトとしては、光源に冷陰極管(CCFL;Cold Cathode Fluorescent Lamp)を用いたものが主流であるが、近年では発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode)を用いたものも登場してきている。
このようなLED等をバックライトとして用いた液晶表示装置では、従来より、光源部を複数の部分発光部に分割して構成し、この部分発光部単位で独立して発光動作を行う(部分発光動作を行う)ようにしたものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2000−4451号公報 特開2001−142409号公報
ところが、上記した時分割駆動方式の立体映像表示システムにおいて、従来のバックライトにおける部分発光動作をそのまま適用した場合、交互に表示される左眼用および右眼用の映像が互いに視差を有していることに起因して、以下の問題が生じると考えられる。
すなわち、左右の映像間で映像内の物***置にずれが生じることから、そのままでは、バックライトでの発光パターンにも左眼用の映像表示時と右眼用の映像表示時とでずれが生じる。具体的には、左右の映像表示時の間で発光強度が異なることになる部分発光部が存在することになり、極端な場合、一方の映像表示時には点灯するのに対して他方の映像表示時には消灯する、ということもあり得る。
このようにして、左右の映像間で発光輝度の変動(時間的な変動)が生じると、視差がなく一定の発光輝度であるべき領域にも大きな影響を与え、液晶表示パネルにおける透過率制御では対応しきれないことになる。その結果、時分割駆動方式の立体映像表示システムにおいて、従来のバックライトにおける部分発光動作をそのまま適用した場合、フリッカーの発生が増大し、表示画質低下を招くことになる。
また、このような左右の映像間での発光輝度の時間変動を抑えるため、例えば時間軸方向のフィルタを設けることも考えられるが、その場合、以下の問題が生じる。すなわち、フィルタを用いて発光輝度の平準化を図ると、左右の映像表示時の双方においてそれらの中間の発光輝度レベルに設定されるため、元々のレベルと比べて発光輝度が低下し、表示輝度の確保が困難になってしまう。
なお、これまで説明したような問題は、立体映像表示システムには限られず、複数の映像を時分割表示させる表示システム一般に生じ得るものである。以上のことから、部分発光動作を行う光源を用いて複数の映像を時分割表示する際に、表示画質を向上させるための手法の提案が望まれる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、部分発光動作を行う光源を用いて複数の映像を時分割表示する際に、表示画質を向上させることが可能な液晶表示装置、およびそのような液晶表示装置を用いた映像表示システムを提供することにある。
本発明の液晶表示装置は、互いに独立して制御可能であるように構成された複数の部分発光部を有する光源部と、この光源部から部分発光部単位で射出された光を入力映像信号に基づいて変調し、互いに異なる複数の映像を時分割的に順次切り換えて表示する液晶表示パネルと、上記入力映像信号に基づいて、光源部における部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とをそれぞれ生成する部分駆動化処理部を有し、発光パターン信号を用いて光源部の各部分発光部に対する発光駆動を行うと共に、部分駆動用映像信号を用いて液晶表示パネルに対する表示駆動を行う表示制御部とを備えたものである。上記部分駆動化処理部は、入力映像信号に基づいて、複数の映像間での最大輝度レベルを単位領域ごとに求めることにより、複数の映像に共通の映像である共通化映像を生成すると共に、この共通化映像を用いて、発光パターン信号および部分駆動用映像信号をそれぞれ生成する。
本発明の映像表示システムは、複数の映像を時分割的に順次切り換えて表示する上記本発明の液晶表示装置と、この液晶表示装置における切り換え表示に同期した開閉動作を行うシャッター眼鏡とを備えたものである。
本発明の液晶表示装置および映像表示システムでは、入力映像信号に基づいて、光源部における部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とがそれぞれ生成される。そして、発光パターン信号を用いて光源部の各部分発光部に対する発光駆動が行われると共に、部分駆動用映像信号を用いて液晶表示パネルに対する表示駆動が行われる。この際、上記入力映像信号に基づいて複数の映像に共通の映像である共通化映像が生成され、この共通化映像を用いて上記発光パターン信号および部分駆動用映像信号がそれぞれ生成される。これにより、互いに異なる複数の映像について個別に生成された発光パターン信号を用いて発光駆動および表示駆動を行う場合とは異なり、複数の映像間での発光輝度(表示輝度)の変動(時間的な変動)が回避され、フリッカーの発生が抑えられる。また、複数の映像間での最大輝度レベルを単位領域ごとに求めることによって上記共通化映像が生成されるため、例えば時間軸方向に沿って発光パターン信号および部分駆動用映像信号を平準化するためのフィルタを用いた場合とは異なり、表示輝度の低下が生じることもない。
本発明の液晶表示装置および映像表示システムによれば、入力映像信号に基づいて複数の映像間での最大輝度レベルを単位領域ごとに求めることによって、複数の映像に共通の映像である共通化映像を生成すると共に、この共通化映像を用いて発光パターン信号および部分駆動用映像信号をそれぞれ生成するようにしたので、表示輝度の低下を生じさせることなく(表示輝度を維持しつつ)、フリッカー発生を抑えることができる。よって、部分発光動作を行う光源を用いて複数の映像を時分割表示する際に、表示画質を向上させることが可能となる。
本発明の一実施の形態に係る映像表示システムの全体構成を表すブロック図である。 図1に示した画素の詳細構成例を表す回路図である。 図1に示した液晶表示装置における部分発光領域および部分照射領域の一例を模式的に表す分解斜視図である。 図1に示した部分駆動化処理部の詳細構成を表すブロック図である。 図1に示した液晶表示装置におけるバックライトの部分発光動作の概要を表す模式図である。 図1に示した映像表示システムにおける立体映像表示動作の概要を表す模式図である。 比較例に係る液晶表示装置における部分駆動化処理部の構成を表すブロック図である。 入力される左眼用映像信号および右眼用映像信号の一例を表す模式図である。 比較例に係る液晶表示装置における部分発光動作の一例を表すタイミング図である。 図4に示した共通化映像生成部の動作の一例を表す模式図である。 実施の形態に係る液晶表示装置における部分発光動作の一例を表すタイミング図である。 本発明の変形例1に係る部分駆動化処理部の構成を表すブロック図である。 本発明の変形例2に係る映像表示システムにおけるマルチ映像表示動作の概要を表す模式図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

1.実施の形態(立体映像表示システムに適用した例1)
2.変形例
変形例1(立体映像表示システムに適用した例2)
変形例2(マルチ映像表示システムに適用した例)
<実施の形態>
[映像表示システムの全体構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係る映像表示システム全体のブロック構成を表すものである。この映像表示システムは時分割駆動方式の立体映像表示システムであり、映像表示装置としての液晶表示装置1と、シャッター眼鏡6とを備えている。
(液晶表示装置1)
液晶表示装置1は、左右の視差を有する右眼用映像信号DRおよび左眼用映像信号DLからなる入力映像信号Dinに基づいて、映像表示を行うものである。この液晶表示装置1は、液晶表示パネル2、バックライト3(光源部)、映像信号処理部41、部分駆動化処理部42、タイミング制御部43、シャッター制御部44、バックライト駆動部50、データドライバ51およびゲートドライバ52を有している。なお、これらのうち、映像信号処理部41、部分駆動化処理部42、タイミング制御部43、シャッター制御部44、バックライト駆動部50、データドライバ51およびゲートドライバ52が、本発明における「表示制御部」の一具体例に対応している。
液晶表示パネル2は、後述するバックライト3から射出された光を入力映像信号Dinに基づいて変調することにより、この入力映像信号Dinに基づく映像表示を行うものである。具体的には、詳細は後述するが、右眼用映像信号DRに基づく右眼用映像と、左眼用映像信号DLに基づく左眼用映像とを、時分割で交互に表示している。すなわち、この液晶表示パネル2では、後述する映像信号処理部41において制御された出力順序に従って映像表示を行うことにより、立体映像表示のための時分割駆動がなされるようになっている。この液晶表示パネル2は、全体としてマトリクス状に配列された複数の画素20を含んでいる。
図2は、各画素20内の画素回路の回路構成例を表したものである。画素20は、液晶素子22、TFT素子21および補助容量素子23を有している。この画素20には、駆動対象の画素を線順次で選択するためのゲート線Gと、駆動対象の画素に対して映像電圧(後述するデータドライバ51から供給される映像電圧)を供給するためのデータ線Dと、補助容量線Csとが接続されている。
液晶素子22は、データ線DからTFT素子21を介して一端に供給される映像電圧に応じて、表示動作を行うものである。この液晶素子22は、例えばVA(Vertical Alignment)モードやTN(Twisted Nematic)モードの液晶よりなる液晶層(図示せず)を、一対の電極(図示せず)で挟み込んだものである。液晶素子22における一対の電極のうちの一方(一端)は、TFT素子21のドレインおよび補助容量素子23の一端に接続され、他方(他端)は接地されている。補助容量素子23は、液晶素子22の蓄積電荷を安定化させるための容量素子である。この補助容量素子23の一端は、液晶素子22の一端およびTFT素子21のドレインに接続され、他端は補助容量線Csに接続されている。TFT素子21は、液晶素子22および補助容量素子23の一端同士に対し、映像信号D1に基づく映像電圧を供給するためのスイッチング素子であり、MOS−FET(Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor)により構成されている。このTFT素子21のゲートはゲート線G、ソースはデータ線Dにそれぞれ接続されると共に、ドレインは液晶素子22および補助容量素子23の一端同士に接続されている。
バックライト3は、液晶表示パネル2に対して光を照射する光源部であり、例えば発光素子として、CCFLやLEDなどを用いて構成されている。バックライト3は、後述するように、入力映像信号Dinの内容(映像パターン)に応じた発光駆動がなされるようになっている。
このバックライト3はまた、例えば図3に示したように、互いに独立して制御可能であるように構成された複数の部分発光領域36(部分発光部)を有している。すなわち、このバックライト3は、部分駆動方式のバックライトにより構成されている。具体的には、バックライト3は、複数の光源が2次元的に配列されることにより複数の部分発光領域36を有している。これにより、バックライト3は、面内方向に発光領域が縦n×横m=K個(n,m=2以上の整数)に分割されている。なお、この分割数は、上記した液晶表示パネル2における画素20よりも低解像度のものとなっている。また、図3に示したように、液晶表示パネル2には、各部分発光領域36に対応する複数の部分照射領域26が形成されるようになっている。
バックライト3は、入力映像信号Dinの内容(映像パターン)に応じて、部分発光領域36ごとに独立した発光制御が可能とされている。また、バックライト3における光源は、ここでは、赤色光を発する赤色LED3Rと、緑色光を発する緑色LED3Gと、青色光を発する青色LED3Bとの各色のLEDを組み合わせて構成されている。ただし、光源として用いられるLEDの種類としてはこれには限られず、例えば白色光を発する白色LEDを用いるようにしてもよい。なお、各部分発光領域36には、このような光源が少なくとも1つずつ配置されている。
映像信号処理部41は、入力映像信号Dinに基づいて、右眼用映像信号DRおよび左眼用映像信号DLの出力順序(書き込み順序,表示順序)の制御を行うことにより、映像信号D1を生成するものである。ここでは、1フレーム期間内において左眼用映像信号D1Lと右眼用映像信号D1Rとが交互に配列してなる映像信号D1を生成するようになっている。ここで、以下、1フレーム期間のうち、左眼用映像の表示期間を「Lサブフレーム期間」、右眼用映像の表示期間を「Rサブフレーム期間」と称する。なお、この映像信号処理部41において、例えば高画質化のための所定の画像処理(例えば、シャープネス処理やガンマ補処理など)を行うようにしてもよい。
シャッター制御部44は、映像信号処理部41による右眼用映像信号D1Rおよび左眼用映像信号D1Lの出力タイミングに対応するタイミング制御信号(制御信号CTL)を生成し、シャッター眼鏡6に出力するものである。なお、この制御信号CTLは、ここでは例えば赤外線信号等の無線信号であるものとして示しているが、有線信号であってもよい。
部分駆動化処理部42は、映像信号処理部41から供給される映像信号D1(D1L,D1R)に対して所定の部分駆動化処理を行うものである。これにより、バックライト3における部分発光領域36単位での発光パターンを示す発光パターン信号BL1と、1フレーム期間内において左眼用映像信号D4Lと右眼用映像信号D4Rとが交互に配列してなる部分駆動用映像信号D4とをそれぞれ生成するようになっている。具体的には、本実施の形態では、部分駆動化処理部42は、左眼用映像および右眼用映像に共通の映像である共通化映像(後述)を生成し、この共通化映像を用いて発光パターン信号BL1および部分駆動用映像信号D4をそれぞれ生成している。なお、この部分駆動化処理部42の詳細構成については後述する(図4)。
タイミング制御部43は、バックライト駆動部50、ゲートドライバ52およびデータドライバ51の駆動タイミングを制御すると共に、部分駆動化処理部42から供給される部分駆動用映像信号D4をデータドライバ51へ供給するものである。
ゲートドライバ52は、タイミング制御部43によるタイミング制御に従って、液晶表示パネル2内の各画素20を、前述したゲート線Gに沿って線順次駆動するものである。これにより、部分駆動用映像信号D4に基づく表示駆動が液晶表示パネル2に対してなされるようになっている。
データドライバ51は、液晶表示パネル2の各画素20へそれぞれ、タイミング制御部43から供給される、部分駆動用映像信号D4に基づく映像電圧を供給するものである。具体的には、部分駆動用映像信号D4に対してD/A(デジタル/アナログ)変換を施すことにより、アナログ信号である映像信号(上記映像電圧)を生成し、各画素20へ出力するようになっている。
バックライト駆動部50は、タイミング制御部43によるタイミング制御に従って、部分駆動化処理部42から出力される発光パターン信号BL1に基づく、バックライト3内の各部分発光領域36に対する発光駆動(点灯駆動)を行うものである。
(シャッター眼鏡6)
シャッター眼鏡6は、液晶表示装置1の観察者が用いることにより立体視を可能とするものであり、左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rを有している。これらの左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rにはそれぞれ、例えば、図示しない液晶素子を用いた液晶シャッター(遮光シャッター)が設けられている。これらの遮光シャッターにおける入射光の遮光機能の有効状態(開状態,透過状態)および無効状態(閉状態,遮断状態)は、シャッター制御部44から供給される制御信号CTLによって、時分割制御されるようになっている。
具体的には、シャッター制御部44は、液晶表示装置1における左眼用映像および右眼用映像の切り換え表示に同期して、左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rの開状態および閉状態が交互に切り替わるように、シャッター眼鏡6を制御している。言い換えると、前述したLサブフレーム期間には、左眼用レンズ6Lを開状態、右眼用レンズ6Rを閉状態とする制御を行う一方、Rサブフレーム期間には、右眼用レンズ6Rを開状態、左眼用レンズ6Lを閉状態とする制御を行う。これにより、1フレーム期間を2分割して右眼用映像と左眼用映像とを交互に切り替えて表示する時分割駆動方式において、観察者は、右眼用映像を右眼、左眼用映像を左眼でそれぞれ観察することが可能となる。
[部分駆動化処理部42の詳細構成]
次に、図4を参照して、部分駆動化処理部42の詳細構成について説明する。図4は、部分駆動化処理部42のブロック構成を表したものである。この部分駆動化処理部42は、共通化映像生成部421、低解像度化処理部422、BLレベル算出部423、拡散部424およびLCDレベル算出部425を有している。
共通化映像生成部421は、1フレーム期間内において左眼用映像信号D1Lと右眼用映像信号D1Rとが交互に配列してなる映像信号D1に基づいて、左眼用映像および右眼用映像に共通の映像である共通化映像を生成するものである。具体的には、左眼用映像信号D1Lおよび右眼用映像信号D1Rの間での最大輝度レベルを単位領域ごと(ここでは画素20ごと)に求めることにより、そのような共通化映像を構成する映像信号D2を生成するようになっている。このようにして生成された映像信号D2は、互いに同一の映像信号である左眼用映像信号D2Lと右眼用映像信号D2Rとが1フレーム期間内で交互に配列してなる。なお、この共通化映像生成部421の詳細動作については後述する。
低解像度化処理部422は、共通化映像生成部421から供給される映像信号D2(D2L,D2R)に対してそれぞれ所定の低解像度化処理を行うことにより、前述した発光パターン信号BL1の基となる映像信号D3を生成するものである。具体的には、画素20単位の輝度レベル信号により構成される映像信号D2を、画素20と比べて低解像度である部分発光領域36単位での輝度レベル信号に再構成することにより、映像信号D3を生成する。
BLレベル算出部423は、部分発光領域36単位での輝度レベル信号である映像信号D3に基づいて、部分発光領域36ごとの発光輝度レベルを算出することにより、部分発光領域36単位での発光パターンを示す発光パターン信号BL1を生成するものである。具体的には、部分発光領域36ごとに映像信号D3の輝度レベルを解析することにより、各領域の輝度レベルに応じた発光パターンを得ることが可能となっている。
拡散部424は、BLレベル算出部423から出力される発光パターン信号BL1に対して所定の拡散処理を行い、拡散処理後の発光パターン信号BL2をLCDレベル算出部425へ出力するものであり、部分発光領域36単位の信号から画素20単位の信号への変換を行っている。この拡散処理は、バックライト3内の実際の光源(ここでは各色のLED)における輝度分布(光源からの光の拡散分布)を考慮してなされる処理である。
LCDレベル算出部425は、映像信号D1(D1L,D1R)と拡散処理後の発光パターン信号BL2とに基づいて、1フレーム期間内において左眼用映像信号D4Lと右眼用映像信号D4Rとが交互に配列してなる部分駆動用映像信号D4を生成するものである。具体的には、左眼用映像信号D1Lおよび右眼用映像信号D1Rの信号レベルをそれぞれ、拡散処理後の発光パターン信号BL2で除算することにより、左眼用映像信号D4Lおよび右眼用映像信号D4Rを生成している。詳細には、LCDレベル算出部425は以下の(1),(2)式を用いて、左眼用映像信号D4Lおよび右眼用映像信号D4Rをそれぞれ生成するようになっている。
D4L=(D1L/BL2) ……(1)
D4R=(D1R/BL2) ……(2)
ここで、上記(1),(2)式により、原信号(映像信号D1)=(発光パターン信号BL2×部分駆動用映像信号D4)という関係が得られる。このうち、(発光パターン信号BL2×部分駆動用映像信号D4)の物理的意味は、ある発光パターンで点灯されたバックライト3における各部分発光領域36の画像イメージに、部分駆動用映像信号の画像イメージを重ね合わせるというものである。これにより、液晶表示パネル2における透過光の明暗分布を相殺し、本来の表示(原信号による表示)を目視することと等価となる。
[映像表示システムの作用・効果]
続いて、本実施の形態の映像表示システムの作用および効果について説明する。
(1.立体映像表示動作・部分発光動作の概要)
この映像表示システムでは、図1に示したように液晶表示装置1において、映像信号処理部41が入力映像信号Dinに対し、右眼用映像信号DRおよび左眼用映像信号DLの出力順序(書き込み順序,表示順序)の制御を行う。これにより、1フレーム期間内において左眼用映像信号D1Lと右眼用映像信号D1Rとが交互に配列してなる映像信号D1が生成される。次に、シャッター制御部44は、このような右眼用映像信号D1Rおよび左眼用映像信号D1Lの出力タイミングに対応する制御信号CTLを、シャッター眼鏡6に出力する。
また、映像信号処理部41から出力される映像信号D1は、部分駆動化処理部42へ供給される。部分駆動化処理部42は、この映像信号D1に対して所定の部分駆動化処理を行う。これにより、バックライト3における部分発光領域36単位での発光パターンを示す発光パターン信号BL1と、1フレーム期間内において左眼用映像信号D4Lと右眼用映像信号D4Rとが交互に配列してなる部分駆動用映像信号D4とが、それぞれ生成される。
次いで、このようにして生成された部分駆動用映像信号D4および発光パターン信号BL1はそれぞれ、タイミング制御部43へ入力される。このうち、部分駆動用映像信号D4は、タイミング制御部43からデータドライバ51へ供給される。データドライバ51は、この部分駆動用映像信号D4に対してD/A変換を施し、アナログ信号である映像電圧を生成する。そして、ゲートドライバ52およびデータドライバ51から出力される各画素20への駆動電圧によって表示駆動動作がなされる。これにより、部分駆動用映像信号D4に基づく表示駆動が液晶表示パネル2に対してなされる。
具体的には、図2に示したように、ゲートドライバ52からゲート線Gを介して供給される選択信号に応じて、TFT素子21のオン・オフ動作が切り替えられる。これにより、データ線Dと液晶素子22および補助容量素子23との間が選択的に導通される。その結果、データドライバ51から供給される部分駆動用映像信号D4に基づく映像電圧が液晶素子22へと供給され、線順次の表示駆動動作がなされる。
一方、発光パターン信号BL1は、タイミング制御部43からバックライト駆動部50へ供給される。バックライト駆動部50は、この発光パターン信号BL1に基づいて、バックライト3に対する発光駆動(部分駆動動作)を行う。
このようにして、映像電圧が供給された画素20では、バックライト3からの照明光が液晶表示パネル2において変調され、表示光として出射される。これにより、入力映像信号Dinに基づく映像表示が、液晶表示装置1において行われる。
具体的には、例えば図5に示したように、バックライト3の各部分発光領域36による発光面イメージ71と、表示パネル2単独によるパネル面イメージ72とが物理的に重ね合わせられた(掛け算的に合成された)合成イメージ73が、液晶表示装置1全体として最終的に観察される映像となる。
また、このとき、本実施の形態では、1フレーム期間内において、左眼用映像信号DLに基づく左眼用映像と、右眼用映像信号DRに基づく右眼用映像とが交互に表示され、時分割駆動による表示駆動動作がなされる。
この際、図6(A)に示したように、左眼用映像Lを表示しているときには、制御信号CTLにより、観察者8が用いるシャッター眼鏡6において、右眼用レンズ6Rにおける遮光機能が有効状態となると共に、左眼用レンズ6Lにおける遮光機能が無効状態となる。すなわち、左眼用レンズ6Lでは、左眼用映像Lの表示による表示光LLの透過に対して開(オープン)状態となり、右眼用レンズ6Rでは、この表示光LLの透過に対して閉(クローズ)状態となる。
一方、図6(B)に示したように、右眼用映像Rを表示しているときには、制御信号CTLにより、左眼用レンズ6Lにおける遮光機能が有効状態となると共に、右眼用レンズ6Rにおける遮光機能が無効状態となる。すなわち、右眼用レンズ6Rでは、右眼用映像表示による表示光LRの透過に対して開状態となり、左眼用レンズ6Lでは、この表示光LRの透過に対して閉状態となる。
そして、このような図6(A)および図6(B)に示した状態が時分割で交互に繰り返されるため、液晶表示装置1の表示画面を観察者8がシャッター眼鏡6をかけて観察することにより、立体映像の観察が可能となる。すなわち、観察者8は、左眼用映像を左眼8L、右眼用映像を右眼8Rで見ることができ、また、これらの左眼用映像と右眼用映像との間には視差があるため、観察者7には奥行きのある立体的な映像として認識される。
(2.立体映像表示に適合した部分発光動作)
次に、図7〜図11を参照して、本発明の特徴的部分の1つである、立体映像表示に適合したバックライト3の部分発光動作について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
(2−1.比較例)
図7は、比較例に係る液晶表示装置における部分駆動化処理部(部分駆動化処理部104)のブロック構成を表したものである。この比較例の部分駆動化処理部104は、図4に示した本実施の形態の部分駆動化処理部42において、共通化映像生成部421を省いた(設けないようにした)構成となっている。すなわち、この比較例は、時分割駆動方式の立体映像表示システムにおいて、従来のバックライトにおける部分発光動作をそのまま適用した場合に相当している。
したがって、この部分駆動化処理部104では、まず、低解像度化処理部422において、映像信号D1(D1L,D1R)に対して低解像度化処理を行い、映像信号D103を生成する。次いで、BLレベル算出部423がこの映像信号D103に基づいて、部分発光領域36単位での発光パターンを示す発光パターン信号BL101を生成する。また、拡散部424では、BLレベル算出部423から出力される発光パターン信号BL101に対して拡散処理を行い、拡散処理後の発光パターン信号BL102をLCDレベル算出部425へ出力する。そして、LCDレベル算出部425は、映像信号D1(D1L,D1R)と拡散処理後の発光パターン信号BL102とに基づいて、1フレーム期間内において左眼用映像信号D104Lと右眼用映像信号D104Rとが交互に配列してなる部分駆動用映像信号D104を生成する。具体的には、LCDレベル算出部425は、本実施の形態と同様にして以下の(3),(4)式を用いることにより、左眼用映像信号D104Lおよび右眼用映像信号D104Rをそれぞれ生成する。
D104L=(D1L/BL102) ……(3)
D104R=(D1R/BL102) ……(4)
ここで、この部分駆動化処理部104へ入力される映像信号D1において、時間軸に沿って交互に配列された左眼用映像信号D1Lおよび右眼用映像信号D1R)がそれぞれ、例えば図8(A),(B)に示したような映像を示すものである場合について考える。すなわち、全体的に暗い(グレーレベルの)背景内に、小さな明るい物体が存在している静止映像について考える。この場合、左眼用映像信号D1Lと右眼用映像信号D1Rとの間では、互いに視差を有するため、映像内の小さな明るい物体の位置にずれが生じることになる。
図9は、この場合における、比較例の液晶表示装置における部分発光動作をタイミング図で模式的に表したものである。この図9において、(A)は映像信号D1を、(B)は発光パターン信号BL101を、(C)は発光パターン信号BL102を、(D)は部分駆動用映像信号D104を、それぞれ左眼用および右眼用の信号について示している。なお、(B)〜(D)において、横軸は、(A)中のII−II線またはIII−III線に沿った水平方向の画素位置を示している。また、(A)において、縦軸は画面の縦方向(垂直方向)の画素位置を示し、(B)〜(D)において、縦軸はレベル軸を示している。
この比較例では、図9(A)に示した左眼用映像信号D1Lおよび右眼用映像信号D1Rの各々について、発光パターン信号(発光パターン信号BL101L,BL101R)が生成される(図9(B)参照)。また、この左右の発光パターン信号BL101L,BL101Rに基づいて、拡散処理後の左右の発光パターン信号BL102L,BL102Rがそれぞれ生成されると共に、左右の部分駆動用映像信号D104L,D104Rがそれぞれ生成される(図9(C),(D)参照)。そして、これらの左右の発光パターン信号BL101L,BL101Rおよび左右の部分駆動用映像信号D104L,D104Rに基づいて、部分発光動作および表示動作がなされる。
ところがこの際、上記したように左右の映像間では映像内の物***置にずれが生じていることから、バックライト3における実際の発光パターンにおいても、左眼用の映像表示時と右眼用の映像表示時とでずれが生じる(図9(C)中の符号P101参照)。具体的には、左右の映像表示時の間で発光強度が異なることになる部分発光領域36が存在することになり、極端な場合、一方の映像表示時には点灯するのに対して他方の映像表示時には消灯する、ということもあり得る。
このようにして、左右の映像間で部分発光領域36における発光輝度の変動(時間的な変動)が生じると、視差がなく一定の発光輝度であるべき領域にも大きな影響を与え、液晶表示パネル2における透過率制御では対応しきれないことになる。その結果、この比較例のように、時分割駆動方式の立体映像表示システムにおいて従来のバックライトの部分発光動作をそのまま適用した場合、フリッカーの発生が増大し、表示画質低下を招くことになる。
また、このような左右の映像間での発光輝度の時間変動を抑えるため、例えば時間軸方向のフィルタを設けることも考えられるが、その場合、以下の問題が生じる。すなわち、フィルタを用いて発光輝度の平準化を図ると、左右の映像表示時の双方においてそれらの中間の発光輝度レベルに設定されるため、元々のレベルと比べて発光輝度が低下し(映像が暗くなったり、白側階調のつぶれが生じ)、表示輝度の確保が困難になってしまう。
(2−2.実施の形態)
これに対し、本実施の形態では、部分駆動化処理部42内の共通化映像生成部421において、左眼用映像信号D1Lと右眼用映像信号D1Rとが交互に配列してなる映像信号D1に基づいて、左眼用映像および右眼用映像に共通の映像である共通化映像を生成する。具体的には、例えば図10(A),(B)に示したように、左眼用映像信号D1Lおよび右眼用映像信号D1Rの間での最大輝度レベルを画素20ごとに求めることにより、そのような共通化映像を構成する映像信号D2を生成する。これにより、生成された映像信号D2では、互いに同一の映像信号である左眼用映像信号D2Lと右眼用映像信号D2Rとが1フレーム期間内で交互に配列したものとなる。以下、このような共通化映像(映像信号D2)を用いた本実施の形態の部分発光動作について、詳細に説明する。
図11は、図8に示した映像信号D1(D1L,D1R)を入力した場合における、本実施の形態の液晶表示装置1における部分発光動作をタイミング図で模式的に表したものである。この図11において、(A)は映像信号D1を、(B)は映像信号D2を、(C)は発光パターン信号BL1を、(D)は発光パターン信号BL2を、(E)は部分駆動用映像信号D4を、それぞれ左眼用および右眼用の信号について示している。なお、(C)〜(E)において、横軸は、(A),(B)中のII−II線またはIII−III線に沿った水平方向の画素位置を示している。また、(A),(B)において、縦軸は画面の縦方向(垂直方向)の画素位置を示し、(C)〜(E)において、縦軸はレベル軸を示している。
図11(A),(B)に示したように、本実施の形態では、まず上記したように、共通化映像生成部421において、左眼用映像信号D1Lおよび右眼用映像信号D1Rに基づいて、共通化映像を構成する映像信号D2(D2L,D2R)を生成する。そして、BLレベル算出部423において、この左右に共通の映像信号D2に基づく映像信号D3を用いて、左右に共通の発光パターン信号BL1を生成する(図11(C)参照)。
また、この左右に共通の発光パターン信号BL1を用いて、拡散部424が、左右に共通の拡散処理後の発光パターン信号BL2を生成すると共に、LCDレベル算出部425が、左右の部分駆動用映像信号D4L,D4Rをそれぞれ生成する(図11(D),(E)参照)。そして、これらの発光パターン信号BL1および部分駆動用映像信号D4(D4L,D4R)に基づいて、部分発光動作および表示動作がなされる。
これにより本実施の形態では、互いに異なる左右の映像について個別に生成された発光パターン信号BL101L,BL101Rを用いて部分発光動作および表示動作がなされる上記比較例とは異なり、左右の映像間での発光輝度(表示輝度)の変動(時間的な変動)が回避される(図11(C),(D)参照)。その結果、本実施の形態では比較例と比べ、フリッカーの発生が抑えられる。
また、左右の映像間での最大輝度レベルを画素20ごとに求めることによって共通化映像が生成されるため、例えば時間軸方向に沿って発光パターン信号および部分駆動用映像信号を平準化するためのフィルタを用いた場合とは異なり、表示輝度の低下が生じることもない。
なお、このとき、図11(C)中の符号P1L,P1Rで示したように、本来の(元の)映像信号D1L,D1Rにおいては暗い画素領域においても、明るい部分に対応する発光パターンが設けられることになる。しかしながら、図11(E)中の符号P2L,P2Rで示したように、その画素領域では液晶表示パネル2において透過率を下げることにより、実際の表示輝度は正しい値となっている。
以上のように本実施の形態では、入力映像信号Dinに基づいて左右の映像間での最大輝度レベルを画素20ごとに求めることによって、左右の映像に共通の映像である共通化映像(映像信号D2)を生成すると共に、この共通化映像を用いて発光パターン信号BL1および部分駆動用映像信号D4をそれぞれ生成するようにしたので、表示輝度の低下を生じさせることなく(表示輝度を維持しつつ)、左右の映像間での表示輝度の時間的変動を回避してフリッカーの発生を抑えることができる。よって、部分発光動作を行う光源を用いて複数の映像を時分割表示する際に、表示画質を向上させることが可能となる。また、部分発光動作を行うことにより、従来の部分発光動作の際と同様に、低消費電力化および黒輝度の改善を図ることも可能となる。
<変形例>
続いて、上記実施の形態の変形例(変形例1,2)について説明する。なお、実施の形態と同一の構成要素については同一符号を付してその説明を適宜省略する。
(変形例1)
図12は、変形例1に係る映像表示システム(液晶表示装置)における部分駆動化処理部(部分駆動化処理部42A)のブロック構成を表したものである。本変形例の部分駆動化処理部42Aは、図4に示した実施の形態の部分駆動化処理部42において、共通化映像生成部421と低解像度化処理部422との配置順序を逆にしたものに対応している。
すなわち、この部分駆動化処理部42Aでは、まず、低解像度化処理部422において映像信号D1(D2L,D2R)に対し、上記実施の形態で説明した所定の低解像度化処理を行う。次いで、共通化映像生成部421は、低解像度化処理後の映像信号に基づいて、上記実施の形態と同様にして、左眼用映像および右眼用映像に共通の映像である共通化映像を生成する。ただし、本変形例では、左眼用映像信号および右眼用映像信号の間での最大輝度レベルを、低解像度化後の単位領域ごと(具体的には、部分発光領域36ごと)に求めることにより、そのような共通化映像を生成することになる。
このような構成の部分駆動化処理部42Aを用いた映像表示システム(液晶表示装置)においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
(変形例2)
図13は、変形例2に係る映像表示システム(マルチビューシステム)における映像表示動作の概要を模式的に表したものである。本変形例では、これまで説明した立体映像表示動作の代わりに、複数人の観察者(ここでは、2人の観察者)に対し、互いに異なる複数(ここでは、2つ)の映像を個別に観察することを可能とするマルチ映像表示動作を行うようになっている。なお、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
本変形例のマルチビューシステムでは、1人目の観察者に対応する第1の映像信号に基づく第1の映像と、2人目の観察者に対応する第2の映像信号に基づく第2の映像とが、時分割で交互に表示される。すなわち、これまでは、シャッター眼鏡6における左眼用レンズ6Lおよび右眼用レンズ6Rごとに、それぞれ対応する左眼用映像および右眼用映像が表示されていたのに対し、本変形例では、観察者(ユーザ)ごとにそれぞれ対応する複数の映像が表示される。
具体的には、図13(A)に示したように、第1の映像V1の表示期間においては、制御信号CTL1により、観察者81が用いるシャッター眼鏡61において、右眼用レンズ6Rおよび左眼用レンズ6Lの双方が開状態となっている。また、制御信号CTL2により、観察者82が用いるシャッター眼鏡62において、右眼用レンズ6Rおよび左眼用レンズ6Lの双方が閉状態となっている。すなわち、観察者81のシャッター眼鏡61では、第1の映像V1に基づく表示光LV1を透過させ、観察者82のシャッター眼鏡62では、この表示光LV1を遮断させる。
一方、図13(B)に示したように、第2の映像V2の表示期間においては、制御信号CTL2により、観察者82が用いるシャッター眼鏡62において、右眼用レンズ6Rおよび左眼用レンズ6Lの双方が開状態となっている。また、制御信号CTL1により、観察者81が用いるシャッター眼鏡61において、右眼用レンズ6Rおよび左眼用レンズ6Lの双方が閉状態となっている。すなわち、観察者82のシャッター眼鏡62では、第2の映像V2に基づく表示光LV2を透過させ、観察者81のシャッター眼鏡61では、この表示光LV2を遮断させる。
そして、このような図13(A)および図13(B)に示した状態が時分割で交互に繰り返されることにより、2人の観察者81,82は、互いに異なる映像(映像V1,V2)を個別に観察することが可能となる(マルチビューモードが実現される)。
本変形例のようなマルチ映像表示動作を行う場合においても、上記実施の形態または上記変形例1において説明した部分発光動作(部分駆動動作)を行うことにより、上記実施の形態等と同様の効果を得ることができる。
なお、本変形例では、2人の観察者において互いに異なる2つの映像を個別に観察する場合について説明したが、3人以上の観察者において互いに異なる3つ以上の映像を個別に観察する場合にも、本発明を適用することが可能である。また、映像の数とシャッター眼鏡の数は必ずしも同数となっていなくともよい。すなわち、ある1つの映像に対応して開閉動作を行うシャッター眼鏡を複数個用意し、1つの映像を複数人の観察者で観察するようにしてもよい。
(その他の変形例)
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態等では、バックライトが、光源として赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDを含んで構成されている場合について説明したが、これらに加えて(またはこれらに代えて)、他の色光を発する光源を含んで構成するようにしてもよい。例えば、4色以上の色光によって構成した場合、色再現範囲を拡大し、より多彩な色を表現することが可能となる。
また、例えば、シャッター眼鏡は、モードの切り替えにより、上記実施の形態等で説明した立体映像表示システムおよびマルチビューシステムの双方に対応できるようにしてもよい。
更に、上記実施の形態等において説明した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされるようになっている。このようなプログラムは、コンピュータに内蔵されている記録媒体に予め記録してさせておくようにしてもよい。
1…液晶表示装置、2…液晶表示パネル、20…画素、21…TFT素子、22…液晶素子、23…補助容量素子、26…部分照射領域、3…バックライト、3R…赤色LED、3G…緑色LED、3B…青色LED、36…部分発光領域、41…映像信号処理部、42,42A…部分駆動化処理部、421…共通化映像生成部、422…低解像度化処理部、423…BLレベル算出部、424…拡散部、425…LCDレベル算出部、43…タイミング制御部、44…シャッター制御部、50…バックライト駆動部、51…データドライバ、52…ゲートドライバ、6,61,62…シャッター眼鏡、6L…左眼用レンズ、6R…右眼用レンズ、71…発光面イメージ、72…パネル面イメージ、73…合成イメージ、8,81,82…観察者(ユーザ)、8L…左眼、8R…右眼、Din…入力映像信号、D1〜D3…映像信号、D4…部分駆動用映像信号、DL,D1L,D2L…左眼用映像信号、DR,D1R,D2R…右眼用映像信号、BL1,BL2…発光パターン信号、CTL,CTL1,CTL2…制御信号、D…データ線、G…ゲート線、Cs…補助容量線、L…左眼用映像、R…右眼用映像、V1,V2…映像、LL,LR,LV1,LV2…表示光。

Claims (5)

  1. 互いに独立して制御可能であるように構成された複数の部分発光部を有する光源部と、
    前記光源部から前記部分発光部単位で射出された光を入力映像信号に基づいて変調し、互いに異なる複数の映像を時分割的に順次切り換えて表示する液晶表示パネルと、
    前記入力映像信号に基づいて、前記光源部における前記部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とをそれぞれ生成する部分駆動化処理部を有し、前記発光パターン信号を用いて前記光源部の各部分発光部に対する発光駆動を行うと共に、前記部分駆動用映像信号を用いて前記液晶表示パネルに対する表示駆動を行う表示制御部と
    を備え、
    前記部分駆動化処理部は、
    前記入力映像信号に基づいて、前記複数の映像間での最大輝度レベルを単位領域ごとに求めることにより、前記複数の映像に共通の映像である共通化映像を生成すると共に、
    この共通化映像を用いて、前記発光パターン信号および前記部分駆動用映像信号をそれぞれ生成する
    液晶表示装置。
  2. 前記部分駆動化処理部は、
    前記入力映像信号に基づいて前記共通化映像を生成する共通化映像生成部と、
    前記共通化映像に対して所定の低解像度化処理を行う低解像度化処理部と
    を有し、
    前記低解像度化処理が行われた後の共通化映像を用いて、前記発光パターン信号および前記部分駆動用映像信号をそれぞれ生成する
    請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記複数の映像は、互いに視差を有する左眼用映像および右眼用映像である
    請求項1または請求項2に記載の液晶表示装置。
  4. 複数の映像を時分割的に順次切り換えて表示する液晶表示装置と、
    前記液晶表示装置における切り換え表示に同期した開閉動作を行うシャッター眼鏡と
    を備え、
    前記液晶表示装置は、
    互いに独立して制御可能であるように構成された複数の部分発光部を有する光源部と、
    前記光源部から前記部分発光部単位で射出された光を入力映像信号に基づいて変調し、互いに異なる複数の映像を時分割的に順次切り換えて表示する液晶表示パネルと、
    前記入力映像信号に基づいて、前記光源部における前記部分発光部単位での発光パターンを示す発光パターン信号と、部分駆動用映像信号とをそれぞれ生成する部分駆動化処理部を有し、前記発光パターン信号を用いて前記光源部の各部分発光部に対する発光駆動を行うと共に、前記部分駆動用映像信号を用いて前記液晶表示パネルに対する表示駆動を行う表示制御部と
    を備え、
    前記部分駆動化処理部は、
    前記入力映像信号に基づいて、前記複数の映像間での最大輝度レベルを単位領域ごとに求めることにより、前記複数の映像に共通の映像である共通化映像を生成すると共に、
    この共通化映像を用いて、前記発光パターン信号および前記部分駆動用映像信号をそれぞれ生成する
    映像表示システム。
  5. 前記複数の映像は、互いに視差を有する左眼用映像および右眼用映像である
    請求項4に記載の映像表示システム。
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