WO2011087015A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2011087015A1
WO2011087015A1 PCT/JP2011/050344 JP2011050344W WO2011087015A1 WO 2011087015 A1 WO2011087015 A1 WO 2011087015A1 JP 2011050344 W JP2011050344 W JP 2011050344W WO 2011087015 A1 WO2011087015 A1 WO 2011087015A1
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liquid crystal
crystal display
display panel
image
screen
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PCT/JP2011/050344
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井出　哲也
豪 鎌田
誠二 大橋
昇平 勝田
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シャープ株式会社
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Publication date
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    • G09G3/3406—Control of illumination source

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device capable of driving a liquid crystal at high speed.
  • liquid crystal display devices capable of displaying three-dimensional images have been actively developed.
  • various three-dimensional image display techniques and among them, a technique that displays a three-dimensional image on a single liquid crystal display panel using time-division driving is particularly attracting attention.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a procedure for displaying a three-dimensional image by time division driving in a conventional liquid crystal display device.
  • one frame period is divided into a plurality of subframe periods.
  • it is divided into four.
  • the liquid crystal display panel is driven at a frame frequency of 60 Hz
  • one frame period is approximately 16.7 ms
  • one subframe period is approximately 4.2 ms. Therefore, a right-eye image or a left-eye image is displayed every subframe period (4.2 ms).
  • scanning is performed from the upper part of the screen to the lower part of the screen in the liquid crystal display panel.
  • the right-eye image is displayed in both of the two subframe periods, and the left-eye image is displayed in both of the next two subframe periods.
  • the backlight is turned off while the image signal of the right-eye image is being written to the pixel.
  • the shutter glasses for the right eye are also turned off. Therefore, the right eye image in the middle of writing is not shown to the user's right eye.
  • the shutter glasses for the right eye are turned on at the timing when the writing of the image signal of the image for the right eye into the pixels is completed in the former two subframe periods. At this time, the backlight is still off. Then, the backlight is turned on at the timing when the writing of the image signal of the right-eye image to the pixel is completed in the latter subframe period. Thereby, the image for the left eye is displayed on the entire screen at a time, and this is visually recognized by the user with the left eye.
  • the backlight ON time is shorter than the subframe period. That is, flash light is output from the backlight.
  • the left-eye image is displayed in the remaining two subframe periods included in the same one frame period.
  • the shutter glasses for the left eye are turned on at the timing when the writing of the image signal of the image for the left eye to the pixels is completed in the former two of the two consecutive subframe periods.
  • the backlight is still off.
  • the backlight is turned on at the timing when the writing of the image signal of the image for the left eye to the pixel is completed in the latter subframe period.
  • the image for the left eye is displayed on the entire screen at a time and is visually recognized by the user's left eye.
  • the backlight ON time is shorter than the subframe period. That is, flash light is output from the backlight.
  • FIG. 6 is a diagram showing the fall response of the liquid crystal.
  • the graph 61 shown in this figure shows the relationship between the relative luminance value of the light transmitted through the liquid crystal and the time required for the change of the relative luminance value. Referring to the graph 61, it takes about 4 ms for the relative luminance value to change from the peak value to 10% of the peak value (luminance difference indicated by 61 in FIG. 6). Usually, if there is such a fall responsiveness, a two-dimensional image can be displayed without disturbing the image quality.
  • the scan at the bottom of the screen starts later than the top of the screen, the time from when the scan is started until the backlight is turned on is shorter than at the top of the screen. Therefore, there is no room for the response time of the liquid crystal.
  • the response of the liquid crystal to which the voltage is applied is insufficient or not made at the timing when the backlight is turned on. Therefore, the orientation of the liquid crystal is not in a state corresponding to the level of the image signal written in the current subframe period, but is maintained in a state corresponding to the level of the image signal written in the previous subframe period. End up.
  • Patent Document 1 has two liquid crystal display panels superimposed at a predetermined interval on the front and back, and an image displayed on the front liquid crystal display panel and an image displayed on the rear liquid crystal display panel are superimposed.
  • a display device is disclosed.
  • this apparatus it is possible to suppress blurring of an image due to a temperature difference between the front and rear liquid crystal display panels when a plurality of liquid crystal display panels are overlapped on the front and rear to display the image stereoscopically.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2008-256664 (Publication Date: April 2, 2008)”
  • Patent Document 1 requires a plurality of display panels stacked on each other. Further, at that time, a plurality of display panels having different liquid crystal response speeds must be manufactured. For these reasons, there is a problem that the device configuration becomes complicated. In addition, when displaying a two-dimensional image, the use efficiency of light is poor, so a high output backlight is required. Therefore, there is a problem that power consumption increases.
  • Patent Document 1 As described above, the image quality improvement technique disclosed in Patent Document 1 is not applicable to a general-purpose display panel.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device capable of improving the image quality of an image displayed on a general-purpose liquid crystal display panel.
  • the liquid crystal display device provides A liquid crystal display panel, and a liquid crystal driving unit that drives the liquid crystal display panel from a lower temperature region to a higher temperature region in an in-screen temperature distribution generated in the liquid crystal display panel during operation. It is characterized by.
  • the liquid crystal in the higher temperature region is driven later than the liquid crystal in the lower temperature region in the screen of the liquid crystal display panel.
  • the response speed of the liquid crystal increases as the temperature increases. Therefore, the response speed of the liquid crystal driven later is faster in one screen.
  • the response speed of the liquid crystal is improved particularly in the area of the scan end portion where a quick response is required, so that a problem that a part of the past frame image remains in the current frame image is solved.
  • the image quality of an image can be improved.
  • the present invention has an effect of improving the image quality of an image displayed on a general-purpose liquid crystal display panel.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a liquid crystal display device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the liquid crystal display device 1 includes a liquid crystal display panel 2 and a liquid crystal driving unit 4.
  • the liquid crystal display panel 2 is a so-called active matrix type display panel, and displays an image by controlling the light transmission using the change in the orientation of the liquid crystal.
  • the liquid crystal display panel 2 can display both a two-dimensional image and a three-dimensional image.
  • the liquid crystal drive unit 4 is a so-called drive driver that drives the liquid crystal display panel 2 to display an image.
  • the liquid crystal driving unit 4 changes the driving method of the liquid crystal display panel 2 according to the type of image displayed on the liquid crystal display panel 2.
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the temperature of the liquid crystal and the relative viscosity.
  • the horizontal axis represents temperature, and the vertical axis represents relative viscosity.
  • the viscosity (rotational viscosity) of the liquid crystal generally decreases as the temperature increases. For example, if the relative viscosity of 30 ° liquid crystal is 1, the viscosity of 40 ° liquid crystal is about 0.5.
  • the response speed of a liquid crystal becomes slow, so that the viscosity of a liquid crystal is high. That is, the response speed of the liquid crystal increases as the temperature of the liquid crystal increases.
  • the liquid crystal display panel 2 During operation of the liquid crystal display device 1, heat generated from the backlight is transmitted to the liquid crystal display panel 2.
  • the upper part of the screen of the liquid crystal display panel 2 tends to accumulate heat compared to the lower part of the screen. Therefore, the temperature of the liquid crystal in the lower area of the screen is lower than the temperature of the liquid crystal in the upper area of the screen. Since the response speed of the liquid crystal tends to increase as the temperature of the liquid crystal increases, the response speed of the liquid crystal in the lower area of the screen of the liquid crystal display panel is slower than the response speed in the upper area of the screen.
  • the temperature distribution direction 8 from the low temperature to the high temperature coincides with the direction from the lower part of the screen toward the upper part of the screen in the liquid crystal display panel 2 as shown in FIG.
  • the liquid crystal display device 1 can also measure the in-plane temperature distribution of the liquid crystal display panel in real time and set the drive direction based on the measurement result. For example, a camera-type infrared thermography (such as NEC Avio infrared technology TVS-200Ex) is placed at a predetermined distance from the liquid crystal display device 1 and the temperature of the outermost surface of the liquid crystal display panel 2 is measured by the thermography. Is transmitted to the liquid crystal display device 1. If the thermography is used, the in-plane temperature distribution in a region of about 54 ⁇ 40 cm can be measured in real time (maximum 60 frames per second) at a position 1 m away from the liquid crystal display panel 2, for example. It becomes possible to change the driving direction following the change in the measured in-plane temperature distribution at the speed.
  • a camera-type infrared thermography such as NEC Avio infrared technology TVS-200Ex
  • the liquid crystal drive unit 4 matches the scan direction 6 when driving the liquid crystal display panel 2 with the temperature distribution direction 8. That is, the liquid crystal drive unit 4 drives the liquid crystal display panel 2 from a lower temperature region (lower screen) to a higher temperature region (upper screen) in the in-screen temperature distribution generated in the liquid crystal display panel 2 during operation. To do. Note that the liquid crystal drive unit 4 of the present embodiment drives the pixels in the liquid crystal display panel 2 line by line.
  • the liquid crystal in the higher temperature region is driven later than the liquid crystal in the lower temperature region.
  • the response speed of the liquid crystal increases as the temperature increases. Therefore, the response speed of the liquid crystal driven later is faster in one screen.
  • the response speed of the liquid crystal is improved particularly in the area of the scan end portion where a quick response is required, so that a problem that a part of the past frame image remains in the current frame image is solved.
  • the image quality of an image can be improved.
  • the liquid crystal display device 1 includes a direct type backlight (not shown) that irradiates light on the back surface of the liquid crystal display panel 2. Then, the liquid crystal drive unit 4 drives the liquid crystal display panel 2 from the lower part of the screen to the upper part of the screen. The heat released from the direct type backlight is transmitted to the entire screen of the liquid crystal display panel 2, and the heat naturally gathers at the top of the screen. As a result, a temperature distribution is generated in which the temperature increases from the lower part of the screen toward the upper part of the screen. Therefore, by setting the scanning direction from the lower part of the screen to the upper part of the screen, as a result, the liquid crystal display panel can be driven from the lower temperature region to the higher temperature region.
  • a direct type backlight not shown
  • the backlight is not limited to the direct type, but may be an edge type.
  • the temperature of the portion of the liquid crystal display panel 2 adjacent to the light source of the backlight is expected to be higher than the temperature of the other portions.
  • the temperature of the liquid crystal at the upper part of the screen (higher temperature region) is higher by 10 ° C. than the temperature of the liquid crystal at the lower part of the screen (lower temperature region). Therefore, there is a sufficient difference in the response speed between the liquid crystal driven at the first timing and the liquid crystal driven later in one screen. Specifically, the latter responds sufficiently faster than the former. To do. Therefore, the previous frame image is less likely to remain in the current frame image, and the image quality can be further improved.
  • the liquid crystal display device 1 can improve the image quality of an image displayed on a general-purpose liquid crystal display panel. Furthermore, when a three-dimensional image is displayed on the liquid crystal display panel 2 by time-division driving, the image quality of the three-dimensional image can be improved. As an example, this will be described with reference to FIG. 3 on the assumption that the lower area of the liquid crystal display panel 2 during operation is 30 ° C. and the upper area of the screen is 40 ° C.
  • FIG. 3 is a diagram showing the falling response of the liquid crystal.
  • the graphs 30 and 32 shown in this figure both show the relationship between the relative luminance value of the light transmitted through the liquid crystal and the time required for the change of the relative luminance value.
  • Graph 30 is for the case where the temperature of the liquid crystal is 30 ° C.
  • graph 32 is for the case where the temperature of the liquid crystal is 40 ° C. Both are graphs obtained by computer simulation.
  • the falling response of the luminance difference shown by 34 in FIG. 3 is insufficient. Specifically, as shown by 36 in FIG. 3, the falling response is required to reduce the luminance to 0.1% of the peak value.
  • the response speed of the liquid crystal is sufficient, so that a sufficient margin can be provided for the response of the liquid crystal just before the end of scanning when displaying a three-dimensional image. Therefore, the image quality can be improved without causing crosstalk.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a procedure for displaying a three-dimensional image by time division driving in the liquid crystal display device 1.
  • the liquid crystal driving unit 4 drives the liquid crystal display panel 2 at a driving frequency faster than a normal driving frequency.
  • the frame frequency is 60 Hz
  • driving is performed at a frequency of 240 Hz, which is four times the frame frequency.
  • the liquid crystal driving unit 4 (dividing means) divides each one frame period into a plurality of subframe periods. In the example of FIG. 4, the number of divisions is four.
  • the liquid crystal drive unit 4 supplies the right-eye image signal or the left-eye image signal to the liquid crystal display panel 2 every subframe period (4.2 ms).
  • the liquid crystal display panel displays a right-eye image or a left-eye image every subframe period.
  • the liquid crystal display panel 2 scans from the lower part of the screen toward the upper part of the screen.
  • the right-eye image is displayed in both of the two subframe periods, and the left-eye image is displayed in both of the next two subframe periods.
  • the backlight is turned off while the image signal of the right-eye image is being written to the pixel.
  • the shutter glasses for the right eye are also turned off. Therefore, the right eye image in the middle of writing is not shown to the user's right eye.
  • the shutter glasses for the right eye are turned on at the timing when the writing of the image signal of the image for the right eye into the pixels is completed in the former two subframe periods. At this time, the backlight is still off. Then, the backlight is turned on at the timing when the writing of the image signal of the right-eye image to the pixel is completed in the latter subframe period. Thereby, the image for the left eye is displayed on the entire screen at a time, and this is visually recognized by the user with the left eye.
  • the backlight ON time is shorter than the subframe period. That is, flash light is output from the backlight.
  • the left eye image is displayed within the same one frame period.
  • the shutter glasses for the left eye are turned on at the timing when the writing of the image signal of the image for the right eye to the pixels is completed in the former in two consecutive subframe periods.
  • the backlight is still off.
  • the backlight is turned on at the timing when the writing of the image signal of the image for the left eye to the pixel is completed in the latter subframe period.
  • the image for the left eye is displayed on the entire screen at a time and is visually recognized by the user's left eye.
  • the backlight ON time is shorter than the subframe period. That is, flash light is output from the backlight.
  • the liquid crystal display panel 2 is driven in order toward the lower part of the screen or the upper part of the screen. At the bottom of the screen, there is sufficient time from the start of scanning until the backlight is turned on. Therefore, since the response time of the liquid crystal has a margin, the response of the liquid crystal to which the voltage is applied is completely completed at the timing when the backlight is turned on. Is changing.
  • the scan at the top of the screen starts later than the top of the screen, the time from when the scan is started until the backlight is turned on is shorter than at the top of the screen. Therefore, theoretically, there is no margin in the response time of the liquid crystal.
  • the response time of the liquid crystal has a sufficient margin. Therefore, the response of the liquid crystal to which the voltage is applied is completely finished at the upper part of the screen as well as the lower part of the screen at the timing of turning on the backlight. As a result, the alignment of the liquid crystal is completely replaced with the state corresponding to the level of the image signal written in the current subframe period, and the state corresponding to the level of the image signal written in the previous subframe period. Will never be maintained.
  • the liquid crystal display device displays a three-dimensional image by time-division driving, it is possible to avoid occurrence of crosstalk in the entire screen of the liquid crystal display panel. Therefore, it is guaranteed that the right-eye image and the left-eye image are completely divided and displayed alternately, so that the quality of the displayed three-dimensional image can be improved.
  • the scan direction when driving the liquid crystal display panel is different from the scan direction at the time of capturing a two-dimensional image, a great sense of incongruity occurs particularly when displaying moving images.
  • the liquid crystal driving unit 4 displays a two-dimensional image on the liquid crystal display panel 2
  • the scan direction when driving the liquid crystal display panel coincides with the scan direction at the time of capturing the two-dimensional image. That is, when displaying a two-dimensional image, even if the scan direction at the time of photographing the two-dimensional image and the distribution direction (direction from low temperature to high temperature) in the temperature distribution in the screen of the liquid crystal display panel 2 are different from each other, driving is performed. Priority is given to matching the scan direction at the time to the scan direction at the time of photographing, not the direction of temperature distribution. Thereby, a two-dimensional image without a sense of incongruity can be displayed.
  • Information indicating the scan direction at the time of capturing a two-dimensional image is stored in advance in the memory of the liquid crystal display device 1, for example.
  • information indicating the scan direction is given to the head portion of the input signal, and the liquid crystal display device 1 can detect the scan direction at the time of imaging by reading this information.
  • the scan direction at the time of capturing a two-dimensional image can also be specified by analyzing the signal itself. In that case, the scanning direction is specified by temporarily storing the signal in the frame memory and performing predetermined signal processing.
  • the scanning direction at the time of photographing the three-dimensional image and the distribution direction (the direction from low temperature to high temperature) in the temperature distribution in the screen of the liquid crystal display panel 2 are mutually. If they are different, priority is given to matching the scanning direction during driving to the temperature distribution direction. That is, even if the scanning direction at the time of driving and the scanning direction at the time of shooting are different from each other, a sense of incongruity does not occur in the displayed three-dimensional image. This is because when a three-dimensional image is displayed by time-division driving, all video signals are written on the entire screen of the liquid crystal display panel, and then the backlight is flashed to display the image.
  • the temperature in the higher temperature region is preferably at least 10 ° C. higher than the temperature in the lower temperature region.
  • the latter is more than the former. Also responds fast enough. Therefore, the previous frame image is less likely to remain in the current frame image, and the image quality can be further improved.
  • the liquid crystal display device is Further comprising a dividing means for dividing one frame period into a plurality of subframe periods; It is preferable that the liquid crystal driving unit supplies a right-eye image signal or a left-eye image signal to the liquid crystal display panel every sub-frame period.
  • the image quality of the three-dimensional image displayed by time division driving can be improved.
  • the scan direction when driving the liquid crystal display panel coincides with the scan direction when the two-dimensional image is captured.
  • the liquid crystal display panel further includes a direct-type backlight that irradiates light on the back surface, It is preferable that the drive circuit drives the liquid crystal display panel from the lower part of the screen toward the upper part of the screen in the liquid crystal display panel.
  • the heat released from the direct type backlight is transmitted to the entire screen of the liquid crystal display panel, and the heat naturally gathers at the top of the screen.
  • a temperature distribution is generated in which the temperature increases from the lower part of the screen toward the upper part of the screen. Therefore, the liquid crystal display panel can be driven from a lower temperature region to a higher temperature region by changing the scanning direction from the lower portion of the screen toward the upper portion of the screen.
  • the present invention can be widely used as a liquid crystal display device for displaying a three-dimensional image.

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Abstract

　液晶表示装置（１）は、液晶表示パネル（２）と、動作時の液晶表示パネル（２）に生じる画面内温度分布における、より低い温度の領域からより高い温度の領域に向けて液晶表示パネル（２）を駆動する液晶駆動部（４）とを備えている。この構成により、液晶表示パネル（２）を駆動時する際のスキャン方向（６）を、画面内温度分布における低温部分から高温部分に向かう温度分布領域（８）に一致させる。結果、汎用的な液晶表示パネル（２）に表示させる画像の画質を改善する。

Description

液晶表示装置
　本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、液晶を高速駆動できる液晶表示装置に関する。
　近年、三次元画像を表示できる液晶表示装置の開発が盛んに行われている。三次元画像表示の技術には様々なものがあるが、中でも、時分割駆動を用いて１枚の液晶表示パネルにおいて三次元画像を表示する技術に特に注目が集まっている。
　図５は、従来の液晶表示装置における時分割駆動による三次元画像表示の手順を模式的に示す図である。この図に示すように、三次元画像を時分割駆動によって表示する場合、１フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割する。図５の例では４つに分割する。ここで、６０Ｈｚのフレーム周波数で液晶表示パネルを駆動する場合１フレーム期間は約１６．７ｍｓなので、１サブフレーム期間は約４．２ｍｓになる。そこで、１サブフレーム期間（４．２ｍｓ）ごとに、右目用画像または左目用画像を表示する。いずれの画像を表示する場合でも、液晶表示パネルにおける画面上部から画面下部に向かってスキャンする。
　図５の例では、２つのサブフレーム期間においていずれも右目用画像を表示し、次の２つのサブフレーム期間においていずれも左目用画像を表示する。その際、右目用画像の画像信号を画素に書き込んでいる間、バックライトをオフにする。さらに、このとき右目用のシャッター眼鏡もオフにする。したがって、ユーザに右目には、書き込み途中の右目用画像は映らない。
　連続する２つのサブフレーム期間のうち、前者の方で右目用画像の画像信号の画素への書き込みが終了したタイミングで、右目用のシャッター眼鏡をオンにする。このときまだバックライトはオフのままである。そして、後者のサブフレーム期間の方で右目用画像の画像信号の画素への書き込みが終了したタイミングで、バックライトをオンにする。これにより、画面全面に左目用画像が一度に表示され、それがユーザに左目で視認される。バックライトのオン時間はサブフレーム期間よりも短くする。すなわちフラッシュ光をバックライトから出力させる。
　右目用画像の表示が終了したら、同じ１フレーム期間内に含まれる残りの２つのサブフレーム期間において、左目用画像を表示する。具体的には、連続する２つのサブフレーム期間のうち、前者の方で左目用画像の画像信号の画素への書き込みが終了したタイミングで、左目用のシャッター眼鏡をオンにする。このときまだバックライトはオフのままである。そして、後者のサブフレーム期間の方で左目用画像の画像信号の画素への書き込みが終了したタイミングで、バックライトをオンにする。これにより、画面全面に左目用画像が一度に表示され、それがユーザの左目で視認される。バックライトのオン時間はサブフレーム期間よりも短くする。すなわちフラッシュ光をバックライトから出力させる。
　以上の方式によって、理論的には１枚の液晶表示パネルで三次元画像を正しく表示できるようになる。しかし、実際には液晶の応答速度が不十分であることを原因とした、画像のクロストークが発生してしまう問題がある。
　この問題を説明する前に、まず、液晶の応答速度に関して説明する。図６は、液晶の立ち下がり応答性を示す図である。この図に示すグラフ６１は、液晶を透過する光の相対輝度値と、当該相対輝度値の変化に要する時間との関係を示す。グラフ６１を参照すると、相対輝度値がピーク値から当該ピーク値の１０％にまで変化するには、約４ｍｓの時間が必要である（図６の６１に示す輝度差）。通常、この程度の立下り応答性があれば、画質を乱すことなく二次元画像の表示できる。
　一方、三次元画像を時分割駆動によって表示する場合は、図６の６１に示す輝度差の立下り応答性では不十分である。具体的には、図６の６２に示すように、ピーク値の０．１％にまで輝度が低下する立下り応答性が必要となる。図６のグラフ６０に示すように、輝度値がピーク値の０．１％にまで低下するには、約１０ｍｓの時間が必要になる（図６の６２に示す輝度差）。この立下り応答性では、液晶の応答速度が不十分であるため、三次元画像を表示する際にクロストークが発生して画質を乱してしまう問題が発生する。
　この問題を、図５を参照してより詳細に説明する。図５に示す時分割駆動では、画面上部のスキャンを開始してから、バックライトをオンさせるまでに、十分な時間がある。したがって、液晶の応答時間に余裕があるので、バックライトをオンさせるタイミングにおいて、電圧が印加された液晶の応答は完全に終わっており、したがって本来表示したい輝度の光を透過可能な程度にその配向が変化し終わっている。
　一方、画面下部のスキャンは画面上部に比べて遅れて開始されるので、スキャンが開始されてから、バックライトをオンさせるまでの時間が、画面上部に比べて短い。したがって、液晶の応答時間に余裕がなくなってしまう。このことにより、画面下部では、バックライトをオンするタイミングにおいて、電圧が印加された液晶の応答が不十分かまたは全く為されていない状態になっている。したがって液晶の配向は、現在のサブフレーム期間において書き込まれた画像信号のレベルに応じた状態ではなく、それ以前のサブフレーム期間において書き込まれた画像信号のレベルに応じた状態を維持したままになってしまう。
　以上のことから、バックライトをオンするタイミングにおいて、画面上部では本来表示したい画像を正しく表示するが、画面下部では本来表示したい画像が表示できず、それよりも過去の画像を表示してしまう問題が発生する。ここで、時分割駆動によって三次元画像を表示する際には、右目用画像と左目用画像とを交互に表示させるので、これらの画像が部分的に混ざった画像を表示してしまうことになる。正確な三次元画像を視認させるには、右目用画像と左目用画像とを完全に分けて交互に表示することが必須であるので、右目用画像と左目用画像とが混ざった画像が表示させることは三次元画像の画質を致命的に乱してしまう。
　一方、液晶の温度と応答速度との関係に着目し、これを利用した構成の液晶表示装置も従来開発されている。たとえば特許文献１には、前後に所定間隔で重ね合わせた二枚の液晶表示パネルを有し、前側の液晶表示パネルに表示される画像と後側の液晶表示パネルに表示される画像とを重ねあわせて立体的に見える画像を得る液晶表示装置であって、同一の環境温度における前記前側の液晶表示パネルの応答時間特性と後側の液晶表示パネルの応答時間特性が異なることを特徴とする液晶表示装置が開示されている。
　この装置によれば、複数の液晶表示パネルを前後に重ね合わせて画像を立体的に見せる際の、当該前後の液晶表示パネルの温度差に起因する画像のボヤケを抑制できる。
日本国公開特許公報「特開２００８－２５６７６４号公報（公開日：２００８年４月２日）」
　しかし、特許文献１の技術では、互いに重ねた複数の表示パネルが必要になる。さらにその際、液晶の応答速度が互いに異なる複数の表示パネルを作製しなければならない。これらのことから、装置構成が複雑になる問題がある。また、二次元画像を表示する際には光の利用効率が悪いので、高出力のバックライトが必要になる。そのため、消費電力が増加してしまう問題もある。
　以上のように、特許文献１の画質改善技術は、汎用的な表示パネルに対して適用できるものではない。
　本発明は前記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、汎用的な液晶表示パネルに表示させる画像の画質を改善できる液晶表示装置を提供することにある。
　本発明に係る液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、
　液晶表示パネルと、動作時の当該液晶表示パネルに生じる画面内温度分布における、より低い温度の領域からより高い温度の領域に向けて当該液晶表示パネルを駆動する液晶駆動部とを備えていることを特徴としている。
　上記の構成によれば、液晶表示パネルの画面内において、より温度の高い領域にある液晶が、より温度の低い領域にある液晶よりも後で駆動される。一般に、液晶の応答速度は温度が高いほど速くなる。したがって、一つの画面内において、後で駆動される液晶の方がより応答速度が速くなる。
　そのため、特に早い応答が求められるスキャン終了部分の領域において、液晶の応答速度が改善されるので、過去のフレーム画像の一部が現在のフレーム画像に残る不具合が解消される。これにより、画像の画質を改善できる。また、液晶表示パネルそのものには何ら特別な機能を付与する必要がない。したがって、汎用的な液晶表示パネルに表示させる画像の画質を改善できる。
　本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。
　本発明は、汎用的な液晶表示パネルに表示させる画像の画質を改善できる効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を模式的に示す図である。 液晶の温度と相対粘度との関係を示す図である。 液晶の立ち下がり応答性を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置における時分割駆動よる三次元画像表示の手順を模式的に示す図である。 従来の液晶表示装置における時分割駆動よる三次元画像表示の手順を模式的に示す図である。 液晶の立ち下がり応答性を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図１～図４を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では本発明を実施するために好ましい種々の限定が付与されているが、本発明の技術的範囲は以下の実施の形態及び図面の記載に限定されるものではない。
　（液晶表示装置１の構成）
　図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１の構成を模式的に示す図である。この図に示すように、液晶表示装置１は、液晶表示パネル２および液晶駆動部４を備えている。液晶表示パネル２は、いわゆるアクティブマトリックス型の表示パネルであり、液晶の配向変化を利用して光の透過性を制御することによって、画像を表示する。詳しくは後述するが、液晶表示パネル２は、二次元の画像も三次元画像も表示できる。液晶駆動部４は、液晶表示パネル２を駆動して画像を表示させるいわゆる駆動ドライバである。液晶駆動部４は、液晶表示パネル２に表示させる画像の種類に応じて、液晶表示パネル２の駆動方法を変更する。
　（液晶表示パネル２における画面内温度分布）
　図２は、液晶の温度と相対粘度との関係を示す図である。横軸は温度を表し、縦軸は相対粘度を表す。この図に示すように、一般に液晶の粘度（回転粘度）は、温度が高いほど低くなる。たとえば、３０°の液晶の相対粘度を１とすると、４０°の液晶の粘度は約０．５である。また、一般に液晶の応答速度は、液晶の粘度が高いほど遅くなる。すなわち、液晶の応答速度は、液晶の温度が高いほど速くなる。
　液晶表示装置１の動作中において、液晶表示パネル２にはバックライトから発する熱が伝わる。液晶表示パネル２の画面上部は画面下部に比べて熱がたまりやすい。そのため、画面下部の領域における液晶の温度は、画面上部の領域における液晶の温度に比べて低くなっている。液晶の温度が高いほど液晶の応答速度は速くなる傾向があるため、液晶表示パネルの画面下部の領域おける液晶の応答速度は、画面上部の領域における応答速度に比べて遅い。
　したがって、動作中の液晶表示パネル２において、画面内に一定の温度分布が生じる。その際の低温から高温に向かう温度分布方向８は、図１に示すとおり液晶表示パネル２における画面下部から画面上部に向かう方向と一致する。
　液晶表示装置１は、液晶表示パネルの面内温度分布をリアルタイムに測定し、その測定結果に基づいて、駆動方向を設定することも可能である。例えば、カメラタイプの赤外線サーモグラフィ（ＮＥＣ　Ａｖｉｏ赤外線テクノロジーのＴＶＳ－２００Ｅｘ等）を液晶表示装置１から所定距離離れた位置に置き、当該サーモグラフィによって液晶表示パネル２の最表面の温度を測定し、測定結果を液晶表示装置１に送信する。当該サーモグラフィを用いれば、例えば液晶表示パネル２から１ｍ離れた位置において、５４×４０ｃｍ程度の領域の面内温度分布をリアルタイム（最大毎秒６０フレーム）で測定することが可能であるため、実用的な速度で、測定した面内温度分布の変化に追随して駆動方向を変更することが可能になる。
　（液晶表示パネル２の駆動）
　液晶駆動部４は、液晶表示パネル２を駆動する際のスキャン方向６を、温度の分布方向８に一致させる。すなわち液晶駆動部４は、動作時の液晶表示パネル２に生じる画面内温度分布における、より低い温度の領域（画面下部）からより高い温度の領域（画面上部）に向けて液晶表示パネル２を駆動する。なお、本実施形態の液晶駆動部４は、液晶表示パネル２内の画素を一ラインごとに駆動する。
　これにより、液晶表示パネル２の画面内において、より温度の高い領域にある液晶が、より温度の低い領域にある液晶よりも後で駆動される。上述したように、液晶の応答速度は温度が高いほど速くなる。したがって、一つの画面内において、後で駆動される液晶の方がより応答速度が速くなる。
　そのため、特に早い応答が求められるスキャン終了部分の領域において、液晶の応答速度が改善されるので、過去のフレーム画像の一部が現在のフレーム画像に残る不具合が解消される。これにより、画像の画質を改善できる。また、液晶表示パネル２そのものには何ら特別な機能を付与する必要がない。例えば、新規な液晶を用いなくてよい。したがって、汎用的な液晶表示パネル２に表示させる画像の画質を改善できる。
　液晶表示装置１は、液晶表示パネル２の背面に光を照射する直下型のバックライト（図示しない）を備えている。そして、液晶駆動部４は、液晶表示パネル２における画面下部から画面上部に向かって液晶表示パネル２を駆動する。直下型バックライトから放出される熱は液晶表示パネル２の画面全体に伝わり、その熱は画面上部へと自然に集まってくる。これにより、画面下部から画面上部に向かうにつれて温度が高くなる温度分布が生じる。したがって、スキャン方向を画面下部から画面上部に向かう方向にすることによって、結果的に、より温度の低い領域からより温度の高い領域に向かって液晶表示パネルを駆動できる。
　なお、バックライトは直下型に限らず、エッジ型であってもよい。この場合、バックライトの光源に近接する液晶表示パネル２の部分の温度が、その他の部分の温度よりも高くなることが予想される。
　また、液晶表示パネル２では、動作時、画面上部（より高い温度の領域）における液晶の温度は、画面下部（より低い温度の領域）における液晶の温度に比べて１０℃以上高くなる。したがって、一画面内において最初のタイミングで駆動される液晶と、後の方で駆動される液晶との応答速度に充分な差が生じ、具体的には後者の方が前者よりも充分に速く応答する。したがって、前フレームの画像が現フレームの画像により残りにくくなるので、画質をより一層改善できる。
　（三次元画像の画質改善）
　上述したとおり、液晶表示装置１は、汎用的な液晶表示パネルにおいて表示する画像の画質を改善できる。さらに言えば、時分割駆動によって三次元画像を液晶表示パネル２に表示する際、当該三次元画像の画質を改善することもできる。この理由について、一例として、動作時の液晶表示パネル２における画面下部の領域が３０℃になり、画面上部の領域が４０℃になる場合を想定して、図３を参照して説明する。
　図３は、液晶の立ち下がり応答性を示す図である。この図に示すグラフ３０および３２は、いずれも、液晶を透過する光の相対輝度値と、当該相対輝度値の変化に要する時間との関係を示す。なお、グラフ３０は液晶の温度が３０℃である場合のものであり、一方、グラフ３２は液晶の温度が４０℃である場合のものである。いずれもコンピュータシミュレーションによって求められたグラフである。
　グラフ３０を参照すると、液晶の温度が３０℃の場合は、相対輝度値がピーク値から当該ピーク値の１０％にまで変化するには、約４ｍｓの時間が必要になる（図３の３４に示す輝度差）。通常、この程度の立下り応答性があれば、二次元画像を表示する場合問題は無い。
　一方、三次元画像を時分割駆動によって表示する場合は、図３の３４に示す輝度差の立下り応答性では不十分である。具体的には、図３の３６に示すように、ピーク値の０．１％にまで輝度が低下する立下り応答性が必要となる。ここで、図６のグラフ３２に示すように、液晶の温度が４０℃の場合、輝度値がピーク値の０．１％にまで低下するには、約４ｍｓの時間が必要になる。この立下り応答性なら液晶の応答速度が十分であるため、三次元画像を表示する際、スキャン終了間際の液晶の応答性に充分な余裕ができる。したがってクロストークが発生することなく画質を改善できる。
　（時分割駆動による三次元画像の表示）
　図４は、液晶表示装置１における時分割駆動よる三次元画像表示の手順を模式的に示す図である。この図に示すように、三次元画像を時分割駆動によって表示する場合、液晶駆動部４は、通常の駆動周波数よりも早い駆動周波数によって、液晶表示パネル２を駆動する。本実施形態ではフレーム周波数が６０Ｈｚであり、その４倍の２４０Ｈｚの周波数で駆動する。その際、液晶駆動部４（分割手段）は個々の１フレーム期間をいずれも複数のサブフレーム期間に分割する。図４の例では分割数は４である。ここで、６０Ｈｚのフレーム周波数で液晶表示パネルを駆動する場合、１フレーム期間は約１６．７ｍｓなので、１サブフレーム期間は約４．２ｍｓになる。そこで、液晶駆動部４は、１サブフレーム期間（４．２ｍｓ）ごとに、右目用画像または左目用画像の信号を液晶表示パネル２に供給する。これにより、液晶表示パネルは１サブフレーム期間ごとに右目用画像または左目用画像を表示する。いずれの画像を表示する場合でも、液晶表示パネル２における画面下部から画面上部に向かってスキャンする。
　図４の例では、２つのサブフレーム期間においていずれも右目用画像を表示し、次の２つのサブフレーム期間においていずれも左目用画像を表示する。その際、右目用画像の画像信号を画素に書き込んでいる間、バックライトをオフにする。さらに、このとき右目用のシャッターメガネもオフする。したがって、ユーザに右目には、書き込み途中の右目用画像は映らない。
　連続する２つのサブフレーム期間のうち、前者の方で右目用画像の画像信号の画素への書き込みが終了したタイミングで、右目用のシャッター眼鏡をオンにする。このときまだバックライトはオフのままである。そして、後者のサブフレーム期間の方で右目用画像の画像信号の画素への書き込みが終了したタイミングで、バックライトをオンにする。これにより、画面全面に左目用画像が一度に表示され、それがユーザに左目で視認される。バックライトのオン時間はサブフレーム期間よりも短くする。すなわちフラッシュ光をバックライトから出力させる。
　右目用画像の表示が終了したら、同じ１フレーム期間内において、左目用画像を表示する。具体的には、連続する２つのサブフレーム期間のうち、前者の方で右目用画像の画像信号の画素への書き込みが終了したタイミングで、左目用のシャッター眼鏡をオンにする。このときまだバックライトはオフのままである。そして、後者のサブフレーム期間の方で左目用画像の画像信号の画素への書き込みが終了したタイミングで、バックライトをオンにする。これにより、画面全面に左目用画像が一度に表示され、それがユーザの左目で視認される。バックライトのオン時間はサブフレーム期間よりも短くする。すなわちフラッシュ光をバックライトから出力させる。
　図４に示す時分割駆動では、画面下部か画面上部に向かって順に、液晶表示パネル２を駆動する。画面下部においては、スキャンを開始してから、バックライトをオンさせるまでに、十分な時間がある。したがって、液晶の応答時間に余裕があるので、バックライトをオンさせるタイミングにおいて、電圧が印加された液晶の応答は完全に終わっており、したがって本来表示したい輝度の光を透過可能な程度にその配向が変化し終わっている。
　一方、画面上部のスキャンは画面上部に比べて遅れて開始されるので、スキャンが開始されてから、バックライトをオンさせるまでの時間が、画面上部に比べて短い。したがって、理論的には液晶の応答時間に余裕がなくなってしまう。しかしながら、上述したように、画面上部の液晶の温度は画面下部の液晶よりも高いので、応答速度もより速くなっている。したがって、実際には液晶の応答時間には十分な余裕がある。したがって、画面上部においても、画面下部と同様に、バックライトをオンするタイミングにおいて、電圧が印加された液晶の応答は完全に終わっている。これにより、液晶の配向は、現在のサブフレーム期間において書き込まれた画像信号のレベルに応じた状態に完全に置き換わっており、それ以前のサブフレーム期間において書き込まれた画像信号のレベルに応じた状態を維持してしまうことはない。
　以上のとおり、液晶表示装置が時分割駆動によって三次元画像を表示する際、液晶表示パネルの画面全体においてクロストークの発生を回避できる。したがって、右目用画像と左目用画像とを完全に分けて交互に表示することが保証されるので、表示される三次元画像の画質を改善できる。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。当業者は、請求項に示した範囲内において、本発明をいろいろと変更できる。すなわち、請求項に示した範囲内において、適宜変更された技術的手段を組み合わせれば、新たな実施形態が得られる。
　（二次元画像の表示）
　液晶表示パネルを駆動する際のスキャン方向が、二次元画像の撮像時におけるスキャン方向と異なると、特に動画表示の際に大きな違和感が発生する。液晶駆動部４は、液晶表示パネル２に二次元画像を表示させる際、液晶表示パネルを駆動する際のスキャン方向を、当該二次元画像の撮像時におけるスキャン方向に一致させることが好ましい。すなわち、二次元画像を表示する際には、二次元画像の撮影時のスキャン方向と、液晶表示パネル２の画面内温度分布における分布方向（低温から高温に向かう方向）が互いに異なる場合でも、駆動時のスキャン方向を温度の分布方向ではなく撮影時のスキャン方向に一致させることを優先する。これにより、違和感の無い二次元画像を表示できる。
　二次元画像の撮像時のスキャン方向がどちらなのかを示す情報は、例えば液晶表示装置１のメモリに予め記憶されている。または、入力された信号の先頭部分にスキャン方向を示す情報が付与されており、液晶表示装置１はこの情報を読み取ることによって、撮像時のスキャン方向を検出することが可能である。なお、二次元画像の撮像時のスキャン方向を、信号自体を解析することによって特定することもできる。その際は、信号をフレームメモリーに一旦保存してから、所定の信号処理を行うことによって、スキャン方向を特定する。
　なお、時分割駆動によって三次元画像を表示する際には、三次元画像の撮影時のスキャン方向と、液晶表示パネル２の画面内温度分布における分布方向（低温から高温に向かう方向）とが互いに異なる場合、駆動時のスキャン方向を温度の分布方向に一致させることを優先する。すなわち、駆動時のスキャン方向と撮影時のスキャン方向とが互いに異なっていても、表示される三次元画像には違和感が発生しない。なぜなら、時分割駆動によって三次元画像を表示する際には、液晶表示パネルの全画面に映像信号をすべて書き込んでから、バックライトをフラッシュさせて画像を表示するからである。
　（その他）
　また、本発明に係る液晶表示装置では、さらに、
　より高い温度の上記領域における温度は、より低い温度の上記領域における温度に比べて１０℃以上高いことが好ましい。
　上記の構成によれば、一画面内において最初のタイミングで駆動される液晶と、後の方で駆動される液晶との応答速度に充分な差が生じ、具体的には後者の方が前者よりも充分に速く応答する。したがって、前フレームの画像が現フレームの画像により残りにくくなるので、画質をより一層改善できる。
　また、本発明に係る液晶表示装置は、
　１フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割する分割手段をさらに備えており、
　上記液晶駆動部は、上記サブフレーム期間ごとに、右目用画像の信号または左目用画像の信号を上記液晶表示パネルに供給することが好ましい。
　上記の構成によれば、時分割駆動によって表示する三次元画像の画質を改善できる。
　また、本発明に係る液晶表示装置では、
　前記液晶表示パネルに二次元画像を表示させる際、前記液晶表示パネルを駆動する際のスキャン方向を、当該二次元画像の撮像時におけるスキャン方向に一致させることが好ましい。
　上記の構成によれば、違和感の無い二次元画像を表示できる効果を奏する。
　また、本発明に係る液晶表示装置では、
　上記液晶表示パネルの背面に光を照射する直下型のバックライトをさらに備えており、
　上記駆動回路は、上記液晶表示パネルにおける画面下部から画面上部に向かって上記液晶表示パネルを駆動することが好ましい。
　上記の構成によれば、直下型バックライトから放出される熱が液晶表示パネルの画面全体に伝わり、その熱は画面上部へと自然に集まってくる。これにより、画面下部から画面上部に向かうにつれて温度が高くなる温度分布が生じる。したがって、スキャン方向を画面下部から画面上部に向かう方向にすることによって、より温度の低い領域からより温度の高い領域に向かって液晶表示パネルを駆動できる。
　発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
　本発明は、三次元画像を表示する液晶表示装置として広く利用できる。
　１　液晶表示装置
　２　液晶表示パネル
　４　液晶駆動部
　６　スキャン方向
　８　温度分布方向
　３０　グラフ
　３２　グラフ
　３４　輝度差
　３６　輝度差

Claims (5)

  1. 　液晶表示パネルと、動作時の当該液晶表示パネルに生じる画面内温度分布における、より低い温度の領域からより高い温度の領域に向けて当該液晶表示パネルを駆動する液晶駆動部とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 　より高い温度の上記領域における温度は、より低い温度の上記領域における温度に比べて１０℃以上高いことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 　１フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割する分割手段をさらに備えており、
    　上記液晶駆動部は、上記サブフレーム期間ごとに、右目用画像の信号または左目用画像の信号を上記液晶表示パネルに供給することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
  4. 　前記液晶表示パネルに二次元画像を表示させる際、前記液晶表示パネルを駆動する際のスキャン方向を、当該二次元画像の撮像時におけるスキャン方向に一致させることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  5. 　上記液晶表示パネルの背面に光を照射する直下型のバックライトをさらに備えており、
    　上記液晶駆動部は、上記液晶表示パネルにおける画面下部から画面上部に向かって上記液晶表示パネルを駆動することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
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