JP7369616B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関するものである。

ＥＶＦ等に使用される液晶表示装置として、フィールドシーケンシャル駆動により画像を表示する液晶表示装置が知られている。

フィールドシーケンシャル駆動では、例えば、１フレーム期間を３つのサブフレーム期間で構成し、これら３つのサブフレーム期間のそれぞれにおいて赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像を表示することで１フレーム期間全体として１つのカラー画像を表示する。

図４は、従来技術におけるフィールドシーケンシャル駆動を示すタイミングチャートである。従来技術におけるフィールドシーケンシャル駆動において、ｎ番目のフレーム期間であるｎフレームは、サブフレームＡ、Ｂ、Ｃの３つのサブフレーム期間で構成され、さらに、サブフレームＡは、フィールドＲ、Ｒ’の２つのフィールド期間で構成され、サブフレームＢは、フィールドＧ、Ｇ’の２つのフィールド期間で構成され、サブフレームＣは、フィールドＢ、Ｂ’の２つのフィールド期間で構成されている。ｎ＋１フレームとｎ＋２フレームもｎフレームと同様に構成されている。

各フレーム期間のフィールドＲ、Ｇ、Ｂでは、それぞれ、赤、緑、青のＬＥＤが点灯（ＯＮ）し、且つ、液晶にＯＮ電圧を含む所定のパルス電圧（表示電圧）が印加されることにより、赤、緑、青の画像が表示される。これら三色の画像が視覚的に重なることにより、各フレーム期間において１つのカラー画像が表示される。また、各フレーム期間のフィールドＲ’、Ｇ’、Ｂ’では、それぞれ、赤、緑、青のＬＥＤが消灯（ＯＦＦ）し、且つ、液晶に上述の表示電圧とは逆極性のパルス電圧（反転電圧）が印加されることにより、画像が表示されずに、画像の焼き付きを防止するための駆動（反転駆動）が行われる。（例えば、特許文献１参照）

特開２０１５－０２５９２７号公報

従来の液晶表示装置では、画像表示領域内において輝度ムラや色ムラが発生し、画像品質が低下するという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みたものであり、画像品質の低下を防止することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの画像表示領域に光を供給する光源とを備え、フィールドシーケンシャル駆動により１フレーム期間単位で一つの画像を表示する液晶表示装置であって、前記１フレーム期間は、前記液晶表示パネルに画像を表示させるための第一電圧を印加する第一フィールド期間と、前記液晶表示パネルに画像の焼き付きを防止するための第二電圧を印加する第二フィールド期間とを含み、前記光源は、前記第一フィールド期間及び前記第二フィールド期間において点灯し、前記第二電圧は、前記第一電圧とは逆極性の電圧であり、前記第二電圧を調整することにより、前記画像表示領域に表示される画像の輝度を調整可能である、液晶表示装置とする。

前記１フレーム期間は、赤の画像を表示する第一サブフレーム期間と、緑の画像を表示する第二サブフレーム期間と、青の画像を表示する第三サブフレーム期間とを含み、前記第一サブフレーム期間は、赤の画像に対応する前記第一フィールド期間と前記第二フィールド期間とを含み、前記第二サブフレーム期間は、緑の画像に対応する前記第一フィールド期間と前記第二フィールド期間とを含み、前記第三サブフレーム期間は、青の画像に対応する前記第一フィールド期間と前記第二フィールド期間とを含む、液晶表示装置であっても良い。

前記画像表示領域は、複数の分割表示領域に分割され、複数の前記分割表示領域のそれぞれに表示される画像の輝度は、前記第二電圧を調整することにより、互いに均一となるように調整可能である、液晶表示装置であっても良い。

本発明によれば、画像品質の低下を防止することが可能な液晶表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態におけるフィールドシーケンシャル駆動を示すタイミングチャート （ａ）液晶表示パネルに検査画像を表示させた状態の例を示す上面図、（ｂ）液晶表示パネルに検査画像を表示させた状態の他の例を示す上面図 本発明の他の実施形態におけるフィールドシーケンシャル駆動を示すタイミングチャート 従来技術におけるフィールドシーケンシャル駆動を示すタイミングチャート

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態におけるフィールドシーケンシャル駆動を示すタイミングチャートである。この実施形態におけるフィールドシーケンシャル駆動において、ｎ番目のフレーム期間であるｎフレームは、サブフレームＡ、Ｂ、Ｃの３つのサブフレーム期間で構成され、さらに、サブフレームＡは、赤のフィールドＲ、Ｒ’の２つのフィールド期間で構成され、サブフレームＢは、緑のフィールドＧ、Ｇ’の２つのフィールド期間で構成され、サブフレームＣは、青のフィールドＢ、Ｂ’の２つのフィールド期間で構成されている。ｎ＋１フレームとｎ＋２フレームもｎフレームと同様に構成されている。

サブフレームＡのフィールドＲでは、赤のＬＥＤが点灯（ＯＮ）し、且つ、液晶にＯＮ電圧とＯＦＦ電圧とを含む所定のパルス電圧（第一電圧）が印加されることにより、赤の画像が表示される。さらに、サブフレームＡのフィールドＲ’でも、赤のＬＥＤが点灯（ＯＮ）し、且つ、液晶にＯＮ電圧とＯＦＦ電圧とを含む所定のパルス電圧（第二電圧）が印加されることにより、赤の画像が表示される。フィールドＲで表示される赤の画像と、フィールドＲ’で表示される赤の画像とが視覚的に重なることにより、サブフレームＡにおいて１つの赤の画像が表示される。

サブフレームＡのフィールドＲ’で液晶に印加されるパルス電圧は、直前のフィールドＲで液晶に印加されるパルス電圧とは逆極性のパルス電圧（反転電圧）である。この反転電圧により、フィールドＲとフィールドＲ’との間で液晶におけるＤＣバランスが改善され、画像の焼き付きが防止される。また、この反転電圧に含まれるＯＮ電圧のパルス幅を適宜調整し、フィールドＲ’で表示される赤の画像の輝度を変化させれば、サブフレームＡにおいて表示される赤の画像の輝度を変化させることができる。

サブフレームＢのフィールドＧでは、緑のＬＥＤが点灯（ＯＮ）し、且つ、液晶にＯＮ電圧とＯＦＦ電圧とを含む所定のパルス電圧（第一電圧）が印加されることにより、緑の画像が表示される。さらに、サブフレームＢのフィールドＧ’でも、緑のＬＥＤが点灯（ＯＮ）し、且つ、液晶にＯＮ電圧とＯＦＦ電圧とを含む所定のパルス電圧（第二電圧）が印加されることにより、緑の画像が表示される。フィールドＧで表示される緑の画像と、フィールドＧ’で表示される緑の画像とが視覚的に重なることにより、サブフレームＢにおいて１つの緑の画像が表示される。

サブフレームＢのフィールドＧ’で液晶に印加されるパルス電圧は、直前のフィールドＧで液晶に印加されるパルス電圧とは逆極性のパルス電圧（反転電圧）である。この反転電圧により、フィールドＧとフィールドＧ’との間で液晶におけるＤＣバランスが改善され、画像の焼き付きが防止される。また、この反転電圧に含まれるＯＮ電圧のパルス幅を適宜調整し、フィールドＧ’で表示される緑の画像の輝度を変化させれば、サブフレームＢにおいて表示される緑の画像の輝度を変化させることができる。

サブフレームＣのフィールドＢでは、青のＬＥＤが点灯（ＯＮ）し、且つ、液晶にＯＮ電圧とＯＦＦ電圧とを含む所定のパルス電圧（第一電圧）が印加されることにより、青の画像が表示される。さらに、サブフレームＣのフィールドＢ’でも、青のＬＥＤが点灯（ＯＮ）し、且つ、液晶にＯＮ電圧とＯＦＦ電圧とを含む所定のパルス電圧（第二電圧）が印加されることにより、青の画像が表示される。フィールドＢで表示される青の画像と、フィールドＢ’で表示される青の画像とが視覚的に重なることにより、サブフレームＣにおいて１つの青の画像が表示される。

サブフレームＣのＢ’で液晶に印加されるパルス電圧は、直前のフィールドＢで液晶に印加されるパルス電圧とは逆極性のパルス電圧（反転電圧）である。この反転電圧により、フィールドＢとフィールドＢ’との間で液晶におけるＤＣバランスが改善され、画像の焼き付きが防止される。また、この反転電圧に含まれるＯＮ電圧のパルス幅を適宜調整し、フィールドＢ’で表示される青の画像の輝度を変化させれば、サブフレームＣにおいて表示される青の画像の輝度を変化させることができる。

各フレーム期間において、サブフレームＡで表示される赤の画像と、サブフレームＢで表示される緑の画像と、サブフレームＣで表示される青の画像とが視覚的に重なることにより、１つのカラー画像が表示される。

この実施形態におけるフィールドシーケンシャル駆動では、フィールドＲ、Ｇ、Ｂで画像が表示されるだけでなく、フィールドＲ’、Ｇ’、Ｂ’でも画像が表示されるため、１フレーム期間において表示されるカラー画像の輝度や色味の調整幅を広げることができる。そして、このフィールドシーケンシャル駆動を液晶表示パネルの複数の画素毎に行えば、画像表示領域内における輝度ムラや色ムラの発生を防止することができる。また、このフィールドシーケンシャル駆動では、画像を表示するための電圧が、フィールドＲとＲ’、フィールドＧとＧ’、フィールドＢとＢ’、のそれぞれ２つのフィールド期間に分けて液晶に印加されるため、画像の焼き付きを防止することができる。

この実施形態における液晶表示装置は、例えば、反射型の液晶表示パネルと、液晶表示パネルの画像表示領域に光を供給する光源である赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤと、各ＬＥＤから出射された光を直線偏光に変換する透過型偏光板と、透過型偏光板から出射された直線偏光を液晶表示パネルの画像表示領域に向かって反射する反射型偏光板と、液晶表示パネルと各ＬＥＤの動作を制御することにより図１に示したフィールドシーケンシャル駆動を実行させる制御回路と、を備えている。各ＬＥＤは、例えば、制御信号がプラスレベルのときに点灯（ＯＮ）し、制御信号がマイナスレベルのときに消灯（ＯＦＦ）する。なお、図１に示したフィールドシーケンシャル駆動では、各ＬＥＤは、常に点灯しているが、液晶にＯＦＦ電圧が印加されている期間中は、消灯しても良い。このように光源を消灯すれば、光源の消費電力を減少させることができる。

液晶表示パネルは、例えば、複数の画素電極を有する第一基板と対向電極を有する第二基板とが貼り合わされることで形成された隙間に、強誘電性液晶などからなる液晶が封入されたものである。第一基板が有する画素電極と第二基板が有する対向電極との間に印加される電圧により液晶が駆動する。

図２は、液晶表示パネルに検査画像を表示させた状態の例を示す上面図である。液晶表示パネルの画像表示領域内に輝度ムラや色ムラが発生しているかどうかは、種々の検査手法により確認することができる。例えば、図２に示すように、液晶表示パネル１の画像表示領域２を互いに平行且つ均等な幅を有する複数の分割表示領域３に分割し、各分割表示領域３にそれぞれ所定の画像を正常に表示することができるかどうかを確認する。具体的には、図２（ａ）に示すように、縦横方向にマトリクス状に配列された複数の分割表示領域３のうち下側横一列を構成する複数の分割表示領域３に色味の濃さが段階的に変化するような画像を正常に表示することが可能であるかどうか、また、図２（ｂ）に示すように、横方向一列に配列された縦長の複数の分割表示領域３に色味の濃さが所定の組み合わせとなるような画像を正常に表示することが可能であるかどうかを確認する。

このような検査の結果、例えば、複数の分割表示領域３のうち特定の分割領域３に表示される画像の色味が異常であると判断された場合には、その特定の分割表示領域３については、図１に示したようなフィールドシーケンシャル駆動を行い、フィールドＲ’、Ｇ’、Ｂ’で液晶に印加されるＯＮ電圧のパルス幅を適宜調整することにより、画像の色味を正常な色味へと調整（補正）する。これにより、画像表示領域２の全体に正常な色味の画像を均一に表示することができる。なお、複数の分割表示領域３のうち画像の色味が正常であると判断された分割表示領域３については、図１に示したようなフィールドシーケンシャル駆動を行わず、図４に示したような従来技術におけるフィールドシーケンシャル駆動を行っても良い。

図３は、本発明の他の実施形態におけるフィールドシーケンシャル駆動を示すタイミングチャートである。この実施形態におけるフィールドシーケンシャル駆動において、ｎフレーム、ｎ＋１フレーム、ｎ＋２フレームは、それぞれ、サブフレームＡ、Ｂ、Ｃの３つのサブフレーム期間で構成され、さらに、サブフレームＡは、赤のフィールドＲ、Ｒ’の２つのフィールド期間で構成され、サブフレームＢは、緑のフィールドＧ、Ｇ’の２つのフィールド期間で構成され、サブフレームＣは、青のフィールドＢ、Ｂ’の２つのフィールド期間で構成されている。この構成は、図１に示した実施形態（実施例１）におけるフィールドシーケンシャル駆動と同じである。

この実施形態（実施例２）におけるフィールドシーケンシャル駆動では、図１に示した実施形態におけるフィールドシーケンシャル駆動と異なる点として、フィールドＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれの開始から終了までの期間は液晶にＯＮ電圧を連続的に印加し続けている。それゆえ、フィールドＲ、Ｇ、Ｂで表示される画像の輝度は、最大となり、加えて、フィールドＲ’、Ｇ’、Ｂ’でも画像が表示されるため、図４に示した従来技術におけるフィールドシーケンシャル駆動と比較して、１フレーム期間において表示されるカラー画像の輝度の最大値を上昇させることができる。

なお、実施例１、２のフィールドシーケンシャル駆動において、フィールドＲ’、Ｇ’、Ｂ’で液晶に印加されるパルス電圧の波形が、それぞれ対応するフィールドＲ、Ｇ、Ｂで液晶に印加されるパルス電圧を反転させた波形と完全に一致しない場合には、フィールドＲ、Ｇ、ＢとフィールドＲ’、Ｇ’、Ｂ’との間で完全なＤＣバランスが得られないため、画像の焼き付きが発生する可能性があるが、設計上の許容範囲内であれば、問題とはならない。

本発明におけるフィールドシーケンシャル駆動において、フレーム期間の構成は、図１、２に図示された構成に限らず、例えば、フィールド期間の数や順序を任意に変更しても良い。

本発明におけるフィールドシーケンシャル駆動は、カラー光源を点灯させてカラー画像を表示する液晶表示装置に限らず、例えば、白色光源を点灯させて白黒画像を表示する液晶表示装置などにも適用することも可能である。

本発明におけるフィールドシーケンシャル駆動（図１、３参照）による駆動モードと、従来技術におけるフィールドシーケンシャル駆動（図４参照）による駆動モードは、互いに切り替え可能であっても良い。

１ 液晶表示パネル
２ 画像表示領域
３ 分割表示領域

Claims (3)

1. 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの画像表示領域に光を供給する光源とを備え、
   フィールドシーケンシャル駆動により１フレーム期間単位で一つの画像を表示する液晶表示装置であって、
   前記液晶表示装置の駆動モードとして、輝度調整駆動モードを有し、
   前記輝度調整駆動モードにおいて、
   前記１フレーム期間は、前記液晶表示パネルにパルス状の第一電圧を印加する第一フィールド期間と、前記液晶表示パネルにパルス状の第二電圧を印加する第二フィールド期間とを含み、
   前記光源は、前記第一フィールド期間及び前記第二フィールド期間において点灯し、
   前記第一電圧は、前記液晶表示パネルに画像を表示させるための第一ＯＮ電圧と、当該第一ＯＮ電圧とは逆極性の第一ＯＦＦ電圧とを含み、
   前記第二電圧は、前記液晶表示パネルに画像を表示させるための第二ＯＮ電圧と、当該第二ＯＮ電圧とは逆極性の第二ＯＦＦ電圧とを含み、
   前記第一ＯＮ電圧の極性と前記第二ＯＮ電圧の極性は、互いに同じであり、
   前記第一ＯＦＦ電圧の極性と前記第二ＯＦＦ電圧の極性は、互いに同じであり、
   前記第二ＯＮ電圧のパルス幅を調整することにより、前記画像表示領域に表示される画像の輝度を調整する、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第二ＯＮ電圧のパルス幅は、前記第一ＯＮ電圧のパルス幅とは異なるように調整可能である、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶表示装置の駆動モードとして、ＤＣバランス駆動モードを有し、
   前記ＤＣバランス駆動モードにおいて、
   前記１フレーム期間は、前記液晶表示パネルにパルス状の第一電圧を印加する第一フィールド期間と、前記液晶表示パネルに前記第一電圧の極性が反転したパルス状の第二電圧を印加する第二フィールド期間とを含み、
   前記光源は、前記第一フィールド期間において点灯し、且つ、前記第二フィールド期間において消灯し、
   前記輝度調整駆動モードと前記ＤＣバランス駆動モードは、互いに切り替え可能である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。

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