JP2006157775A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶の応答遅れに起因するゴーストの発生を防止するとともに、輝度ムラの発生を防止した立体画像表示装置を提供する。
【解決手段】最新フィールドの画像表示用の階調電圧を強調し、補償済み階調電圧として液晶表示パネル２８に与えて、階調変化に対する液晶の応答速度を加速し、応答の遅れを補償するための階調値変換テーブルを、液晶表示パネル２８のそれぞれのゲートラインごとに準備し、データの書き込み時刻から光源の点灯時刻までの時間に合わせて印加電圧を変えるように階調値を補償する。
【選択図】図１

Description

本発明は複数のゲートラインと複数のソースラインを備えた液晶表示装置を用いた立体画像表示装置に関し、特に、左右の視差画像を交互に表示して立体表示を行う時分割方式の立体画像表示装置に関する。

従来の時分割方式の液晶立体画像表示装置では、例えば特許文献１の図１に示されるように、観察者の右眼と左眼にそれぞれ集光する２つの光源を備え、液晶表示パネルが右眼用の視差画像を表示する時にはそれに同期して右眼用の光源を点灯し、左眼用の視差画像を表示する時にはそれに同期して左眼用の光源を点灯して、左右の視差像を交互に表示して立体像を表示する構成であった。この装置において、左右の視差画像の代わりに、異なる２画像を使用すれば、見る方向により異なる２つの画像を表示できる。

特開２００１−６６５４７号公報（図１）

従来の時分割方式の液晶立体画像表示装置は、例えば、携帯電話機に使用する場合には以下のような問題点を有していた。

すなわち、携帯電話機では、無線通信の能力、消費電力、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の処理スピードの制限により画像入力データの入力レートが毎秒２４回（フレーム）程度と低く、画像のフリッカが発生するという問題があった。

立体画像表示装置においてフリッカを発生しない表示を行うためには、左右の視差画像を、それぞれを毎秒６０回に近いレートで表示することが望ましく、左右の合計で１２０回／秒に近いレートで画像を表示することが望ましい。

しかし、このような高速の表示を行うには液晶の応答速度が不足し、液晶の応答遅れによるゴーストが発生するという問題があった。

また、上述した問題点に加え、フレームに同期して全面同時点滅する照明装置を採用する液晶立体画像表示装置においては、ゲートラインを順次選択して、画素に電圧を印加するので、電圧が印加され、液晶が応答を始めてから照明装置が点灯するまでの時間がゲートスキャン方向のゲートラインでそれぞれ異なるので、ゲートスキャン方向に対して、輝度ムラや、場所によっては液晶の応答が不十分でゴーストが発生するという問題があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、左右の視差画像を交互に表示して立体表示を行う時分割方式の立体画像表示装置において、液晶の応答遅れに起因するゴーストの発生を防止するとともに、輝度ムラやゴーストの強度ムラの発生を防止した立体画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る請求項１記載の立体画像表示装置は、複数のゲートラインと複数のソースラインとを有し、左右の視差画像データを左右交互に表示して立体表示を行う時分割方式の立体画像表示装置であって、液晶表示部と、フレームに同期して前記液晶表示部の全面を照らすように交互に点滅する右目用および左目用の光源を有した照明装置と、前記右眼用画像データおよび前記左眼用画像データを蓄積するメモリとを備え、前記メモリから、前記液晶表示部の同一のゲートラインに表示する前記右眼用画像データおよび前記左眼用画像データをそれぞれ１ゲートライン分ずつ読み出し、読み出したそれぞれ１ゲートライン分の前記右眼用画像データおよび前記左眼用画像データに対して、左右どちらか一方を最新入力画像データとし、他方を１フィールド前に表示されていた直前入力画像データとし、前記直前入力画像データを前記最新入力画像データに基づく液晶表示における階調値の補償処理に使用し、前記階調値の補償処理は、前記複数のゲートラインのそれぞれにおける、液晶の応答開始から前記照明装置の光源が点灯する時刻までの時間に合わせて前記複数のゲートラインごとに階調値を補償することで、次に表示すべき最新フィールドの画像表示用のデータとする。

本発明に係る請求項１記載の立体画像表示装置によれば、直前入力画像データを最新入力画像データに基づく液晶表示における階調値の補償処理に使用し、複数のゲートラインのそれぞれにおける、液晶の応答開始から照明装置の光源が点灯する時刻までの時間に合わせて複数のゲートラインごとに階調値を補償することで、次に表示すべき最新フィールドの画像表示用のデータとするので、フレームに同期して液晶表示部の全面で同時に点滅する照明装置を備えた立体画像表示装置において、ゲートスキャン方向おける輝度ムラやゴーストの強度ムラの発生を防止することができる。

＜実施の形態＞
＜Ａ−１．装置構成＞
本発明に係る立体画像表示装置の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。図１は立体画像表示の可能な携帯電話機に本発明を適用する場合の装置構成を示すブロック図であり、実施の形態１および後に説明する実施の形態２において共通する構成である。

図１に示す立体画像表示装置１００は、通信機モジュール１および表示モジュール２を備えている。

通信機モジュール１は、通信機ユニット１１、ＣＰＵユニット１２および電池などの電源１５を備えている。ＣＰＵユニット１２は、デコーダ１３１、エンコーダ１３およびビデオメモリであるＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）１４を有している。

表示モジュール２は、バックライト点滅ドライバ２０、制御回路２１、ゲートドライバ２６、ソースドライバ２７および液晶表示パネル２８を備え、制御回路２１は、タイミングコントローラ２２、フレームメモリ２３、デコーダ２４、ＤＡＣ（デジタル／アナログ変換器）２５および演算器２９を有している。

液晶表示パネル２８は、左右の視差画像を交互に表示する液晶表示部２８１と、左右の視差画像に同期して、左眼用画像を表示するときには左眼に集光する光源（図示せず）と、右眼用画像を表示する時には右眼に集光する光源（図示せず）の２種類の光源を備えている。

＜Ａ−２．基本動作＞
次に、立体画像表示装置１００の基本動作について説明する。
通信機モジュール１の通信機ユニット１１は、送信者からの右眼用画像と左眼用画像からなる立体画像データを受信し、それをＣＰＵユニット１２のデコーダ１３１に与えて復号化し、一旦、完全な右眼用画像データと左眼用画像データを得る。ここで、入力される画像データのフレーム入力レートは、ＣＰＵの処理能力や通信速度で制限されており、ここでは左右それぞれ毎秒２４回とする。

ＣＰＵユニット１２では、デコーダ１３１で復号化された右眼画像データおよび左眼画像データをエンコーダ１３に与え、エンコーダ１３において、再度ランレングス符号化、ハフマン符号化やディスクリートコサイン変換などの処理を施し、それぞれデータ圧縮符号化した後、データ復号用のパラメータとともにＶＲＡＭ１４に記録する。

ここでは、同じ表示位置、すなわち液晶表示パネル２８上の同じゲートライン上に表示される右眼用画像データと左眼用画像データとを１つのグループにして圧縮し、圧縮画像データとしてＶＲＡＭ１４に記録する。この際、左右の画像データの圧縮・復号化パラメータとして共通のパラメータを使用すればデータ量を削減することができる。

次に、ＶＲＡＭ１４に記録した圧縮画像データをデータ復号用パラメータとともに表示モジュール２のフレームメモリ２３に転送し、記録する。

表示モジュール２では、フリッカを抑制するために左右の画像をそれぞれ少なくとも毎秒４０回以上のレートで表示することが望ましく、タイミングコントローラ２２のクロックに同期して、毎秒２４回（フレーム）与えられる左右の入力視差像画像データを、１フレーム期間内にそれぞれのフィールドで交互に２回繰り返して表示することにより、左右の画像のそれぞれを４８フィールド／秒のレートで表示し、合計９６フィールド／秒のフリッカのない画像を表示する。

ここで、フリッカの抑制のためには少なくとも左右画像それぞれが４０フィールド／秒あれば良く、左右画像をそれぞれ４８フィールド／秒で表示することはこの条件を満たすことになる。

フレームメモリ２３からの記録データの読み出しは、右眼用画像を表示する場合には、右眼用画像データを１ゲートラインずつ読み出し、フレームメモリ２３に記録されている復号用パラメータを用いてデコーダ２４で復号し、右眼用画像データを得る。

復号された右眼用画像データは図示しないラインメモリに蓄積される。ラインメモリに蓄積されたデータはＤＡＣ２５において順次にＤ／Ａ変換され、ソースドライバ２７のラッチ回路（図示せず）に蓄積され、タイミングコントローラ２２からのクロックと、ゲートドライバ２６によるゲートラインの選択と同期してゲートライン上の画素に階調電圧として印加される。以上の動作をゲートラインごとに順次繰り返し、右眼用画像フィールドを表示する。

次に、左眼用画像データについて同様の処理を行って左眼用画像フィールドを表示し、さらに、同じ右眼用および左眼用画像フィールドを繰り返して表示することで、左右一対の入力画像データを交互に２フィールドずつ表示して１フレームの画像表示とする。

なお、上記においては、左右の画像データを圧縮する際に、それぞれ完全な視差画像データとして圧縮しＶＲＡＭ１４に記録する例を説明したが、例えば右眼用画像データは完全な視差画像データとして扱い、左眼用画像データは右眼用画像データとの差の分についてのみ圧縮し、記録するようにしても良い。

この場合、同じ表示位置、すなわち液晶表示パネル２８上の同じゲートライン上に表示される右眼用画像データと左眼用画像データとを１つのグループにして同一のパラメータで圧縮し、右眼用の画像データはそのまま、左眼用の画像データは右眼用画像データとの差の分のデータをＶＲＡＭ１４に記録することになる。

また、フレームメモリ２３からのメモリの読み出しは、同じゲートライン上に表示される右眼用圧縮画像データと左眼用圧縮画像データとをまとめて読み出し、フレームメモリ２３に記録されている復号用パラメータを用いてデコーダ２４で復号し、右眼用画像データおよび、右眼用画像と左眼用画像との差のデータを得る。

そして、右眼用画像を表示する場合には、右眼用画像データをそのままラインメモリに蓄積し、左眼用画像を表示する場合には、右眼用画像データに差のデータを加えて左眼用画像データとし、ラインメモリに蓄積する。

なお、以上の説明は、デコーダ１３１で復号化された右眼画像データおよび左眼画像データをエンコーダ１３で再度圧縮することを前提として説明したが、このようにデータを再度圧縮するのは、ＶＲＡＭ１４やフレームメモリ２３などの画像データ蓄積メモリの記憶容量が小さくて済むようにするためであり、換言すれば、受信したデータを再度圧縮することで、画像データ蓄積メモリの記憶容量が小さくて済み、コスト的に安価な立体画像表示装置を得ることができる。しかし、画像データ蓄積メモリに充分な記憶容量がある場合、あるいは、膨大な記憶容量があるメモリを準備してもコスト的に問題がない場合には受信したデータを再度圧縮する必要がないので、受信したデータの圧縮符号化や復号化の処理は不要となる。

＜Ａ−３．ゴーストおよび輪郭ボケの防止＞
左右の視差画像を交互に表示して立体画像表示を行う方式においては、右眼用画像と左眼用画像とは、同一の表示対象であっても、左右方向に互いに少しずれた位置に表示される。これが視差画像あるが、このように位置のずれた表示対象を交互に表示する場合には、静止画像であっても動画像の場合と同様に、右眼用画像と左眼用画像の切り替えのたびに、各画素において毎回輝度の変更が要求されることになり、液晶の応答速度が不足する場合にはゴーストや輪郭のボケが生じる可能性がある。

立体画像表示装置１００では、上述したように１フレーム中の表示回数を倍増して、フリッカを防止しているので、フレーム表示が高速化され、液晶の応答速度が不足する可能性が高まる。

そこで、最新フィールドの入力画像データと直前に表示されていたフィールドの画像データの階調値とを比較し、最新フィールドの画像表示用の階調電圧として、前フィールドから次に表示すべき最新フィールドへの階調変化を強調した階調電圧を作成して液晶表示パネル２８に与えることで、階調変化に対する液晶の応答速度を加速し、応答の遅れを補償する。

以下に、階調変化に対する液晶の応答速度を加速し、応答の遅れを補償する補償処理について説明する。
具体的には、階調変化を強調した階調電圧を作成するための手段として、図２に示すような階調値の変換テーブルを所定のメモリ（図示せず）内に予め準備し、図１に示した演算器２９で、現在の液晶の表示状態から次に表示すべき階調に変化させるために最適な階調電圧を作成する。

図２に示すように階調値変換テーブルには、現フレーム（最新フィールド）の画像データの階調値（０〜２５５）と前フレーム（前フィールド）の画像データの階調値（０〜２５５）との組み合わせに対して、液晶表示パネル２８に与えるべき階調値が設定されており、当該階調値に相当する階調電圧が出力データとして記録されている。

例えば、前フィールドのある画素の階調値が“１”であり、最新フィールドで同じ画素に表示すべき階調値が画像データ上では“２”となっている場合、変換テーブルに基づいて、液晶表示パネル２８には階調値“３”に相当する階調電圧を出力する。このように、実際に液晶表示パネル２８に与える階調電圧を画像データ上の階調値より高く設定することで、液晶の応答の遅れを補償することができるが、この仕組みについては、後にさらに説明する。

＜Ａ−３−１．階調値補償の手順＞
上述した階調値の補償は、復号された左右の画像データをラインメモリに蓄積する前に階調値変換テーブルを使用して行う。

具体的には、以下の手順で処理が進む。
先に説明したように、エンコーダ１３において、同一のゲートラインに表示する右眼用画像データと左眼用画像データをそれぞれ１ゲートラインずつのグループとし、それぞれ同一のパラメータで圧縮し、ＶＲＡＭ１４に記録する。

左右の圧縮画像データは復号パラメータとともに表示モジュールのフレームメモリ２３に転送される。フレームメモリ２３からは、同一ゲートラインに表示する右眼用圧縮画像データと左眼用圧縮画像データを対にして読み出し、デコーダ２４によって復号して完全な右眼用画像データと左眼用画像データを得る。

そして、右眼用画像データおよび左眼用画像データをラインメモリ（図示せず）に蓄積する前に、演算器２９において階調値変換テーブルを使用して階調値を補償する。このとき、右眼用画像データの階調値を補償するためには左眼用画像データを前フィールドの画像データとして使用し、左眼用画像データの階調値を補償するためには右眼用画像データを前フィールドの画像データとして使用することができる。

すなわち、入力画像データが動画像である場合、ＶＲＡＭ１４に記録された圧縮画像データをフレームメモリ２３に転送する際に、まず右眼用の１フィールド分の圧縮画像データをフレームメモリ２３に書き込み、その後、所定の時間差をおいて左眼用の１フィールド分の圧縮画像データを書き込む。この時間差は、画像データの復号時に右眼用画像データと対にして読み出す同一表示位置の左眼用画像データとして使用するために、直前に表示されていた左眼用画像データをフレームメモリ２３内に残しておくためである。

これによって、直前に表示されていた左眼用画像データと、最新の右眼用画像データとを対にして読み出し、直前に表示されていた左眼用画像データを前フィールドの画像データとして使用して右眼用画像データの階調値を補償することができるので、液晶の応答速度の加速のための階調補償を遅滞なく実行できる。

なお、フレームメモリ２３から、右眼用圧縮画像データの１フィールド分の読み出しが完了した後に、左眼用圧縮画像データをフレームメモリ２３に書き込み、データを更新する。この場合、先に入力した１フィールド分の右眼用圧縮画像データを前フィールドの画像データとして使用する。

ここで、入力画像データが動画像である場合の、フレームメモリ２３への圧縮画像データのデータの書き込みと、フレームメモリ２３からの読み出しのタイミングを図３に示す。

図３においては、１フレーム期間の間に１フィールドのｎライン分の右眼用圧縮画像データと、ｎライン分の左眼用圧縮画像データとがフレームメモリ２３に書き込まれ、同一ゲートラインに表示する右眼用圧縮画像データと左眼用圧縮データとが対になって読み出される状態が模式的に示されている。

なお、図３においては左眼用圧縮画像データが先に入力され、右眼用圧縮画像データが後で入力されているが、入力順序が逆であっても良い。

＜Ａ−４．輝度ムラおよびゴーストの防止＞
＜Ａ−４−１．液晶表示パネルの全面同時点滅方式の動作＞
ここで、図４を用いて液晶表示パネル２８の照明装置の構成について説明する。
図４に示すように、液晶表示パネル２８は、バックライト５０と呼称される照明装置を有している。バックライト５０は、ＬＥＤなどの光源５２ａおよび５２ｂと、当該光源からの光を液晶表示部２８１に導く導光板５１とを有している。導光板５１は液晶表示部２８１全面の大きさに相当する大きさを有し、プラスチックやアクリルなどの樹脂で構成され、透光性を有している。

また、光源５２ａおよび５２ｂは、液晶表示パネル２８の対向する２辺に、それぞれ同数で複数個配設されている。なお、ここでは、液晶表示パネル２８に向かって右側の端縁部に配置された光源５２ａを左目用の光源とし、左側の端縁部に配置された光源５２ｂを右目用の光源と呼称する。

液晶表示パネル２８のバックライト５０は、フレームに同期して、液晶表示部２８１の全面で同時に点滅するように制御される。

ここで、バックライト５０の点滅制御は、バックライト点滅ドライバ２０によって制御される。

すなわち、タイミングコントローラ２２からゲートドライバ２６に対してゲートラインのスキャンのタイミング信号が与えられるが、このタイミング信号がバックライト点滅ドライバ２０にも与えられ、ゲートラインのスキャンに併せて、光源５２ａおよび５２ｂを点滅させる。

より具体的には、右眼用画像データに基づいてゲートラインをスキャンする場合には右眼用の光源５２ｂのみを全て点灯し、左眼用画像データに基づいてゲートラインをスキャンする場合には左眼用の光源５２ａのみを全て点灯するように制御する。

立体画像の表示において、上述したような液晶表示パネルの全面同時点滅方式を採用する場合には、ゲートラインの選択時間、ゲートラインの本数および液晶の応答特性を考慮しなくてはならない。そこで、図５を用いて液晶の応答特性について説明する。

図５は、立体画像表示のためのバックライトの点灯期間と、液晶の応答特性との関係を示す概念図であり、横軸には時間を、縦軸には液晶の透過率を表している。

Ｎ本のゲートラインを有する液晶表示パネル２８において、左眼画像として液晶表示部２８１が全面均一に透過率Ｌ１となり、右眼画像として全面均一に透過率Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）となる場合を例に説明する。

図５に示すように、左眼画像表示期間の左眼用光源の点灯期間が終了する時刻ｔ０までは、液晶表示パネル２８は液晶表示部２８１全体において、左眼画像を表示するための透過率Ｌ１となっており、液晶は当該透過率Ｌ１に対応する輝度を示している。なお、液晶の輝度は、液晶の透過率とバックライトの明るさとの掛け算で表される。

時刻ｔ０から、右眼画像を表示するために、液晶の透過率Ｌ２に対応した画像信号を１ライン目のゲートラインからゲートスキャンにより順次印加する。そして、ゲートスキャンが完了後、時刻ｔ１からｔ２までの期間、右眼用光源を点灯する。

＜Ａ−４−２．液晶の応答の遅れの補償について＞
フレーム表示の切り替え速度に比べて液晶の応答が遅い場合は、先に説明した応答の遅れを補償する補償処理を施す。

すなわち、最新のフィールドの入力画像データ（例えば右眼用画像データ）と直前に表示されていたフィールドの画像データ（例えば左眼用画像データ）との階調値とに基づいて、図２を用いて説明した階調値変換テーブル（補償済み階調データ）を使用して、最新フィールドの画像表示用の階調電圧（この場合は右眼用画像表示のための階調電圧）を強調し（高め）、補償済み階調電圧として液晶表示パネル２８に与えて、階調変化に対する液晶の応答速度を加速し、応答の遅れを補償する。

ここで、階調電圧を強調することで、液晶の応答の遅れを補償することができる仕組みについて、以下に図６を用いて説明する。

図６は、ゲートラインに印加する電圧（階調電圧の電圧）がＶ２、Ｖ３、Ｖ４およびＶ５（Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖ５）のそれぞれの場合の液晶の応答特性の変化を示す概念図であり、横軸に時間を、縦軸には液晶の透過率を表している。

図６から、電圧をＶ２、Ｖ３、Ｖ４，Ｖ５と高めることにより液晶の透過率が増加する方向の応答速度が速くなり、より短い時間で透過率が向上することが判る。

従って、最新フィールドの画像表示用の階調電圧を、実際の画像データ値よりも高めることで、階調変化に対する液晶の応答速度を加速することができ、応答の遅れを補償できることになる。

＜Ａ−４−３．輝度ムラの防止動作について＞
上述したように、ゲートラインに印加する電圧（階調電圧）を変更することによって、液晶の応答特性を早めたり遅くしたりできる特性を利用すれば、液晶表示パネル２８のゲートスキャン方向に発生する輝度ムラを防止することも可能となる。

図５は、ゲートスキャン方向に発生する輝度ムラを説明するために、フレーム表示の切り替え速度に比べて液晶の応答が遅い場合を表している。

例えば、１つのゲートラインが選択され、当該ゲートラインに対して新たなデータ（階調電圧）が書き込まれるまでに費やす時間をゲート選択時間とし、ゲート選択時間をｔｇとする。

この場合、１番目のゲートライン上にある画素とＮ番目のゲートライン上にある画素とでは、画像データが更新されるまでに、Ｎ・ｔｇの時間差が発生する。そのため、図５における時刻ｔ１のとき、１番目のゲートライン上の画素は、液晶の応答開始から、すなわち液晶の透過率が変わり始めてから（ｔ１−ｔ０）時間経っているが、Ｎ番目のゲートライン上の画素では（ｔ１−ｔ０−Ｎ・ｔｇ）しか経っていない。そのため、時刻ｔ１では、１番目のゲートライン上の画素の液晶の透過率が変わり始めてからの経過時間と、Ｎ番目のゲートライン上の画素の液晶の透過率が変わり始めてからの経過時間とで差が生じることになる。

従って、液晶の応答時間が（ｔ１−ｔ０−Ｎ・ｔｇ）より長い場合、すなわち、図５に示す応答特性ＡおよびＢのような場合、時刻ｔ１において１番目のゲートライン上の画素の液晶の応答が完了し、透過率がＬ２になっていたとしても、Ｎ番目のゲートライン上の画素では、液晶の応答が完了せず、透過率はＬ１とＬ２との間の値Ｌ３である。

このような状態で、時刻ｔ１からｔ２の期間に光源が点灯すると、１番目のゲートライン上の画素と、Ｎ番目のゲートライン上の画素とでは、輝度が異なってしまう。この現象は、液晶表示部２８１の全面に渡って連続的に発生し、ゲートスキャン方向に対して、輝度ムラが発生することになる。

これを防止するには、各ゲートラインに対する新たなデータの書き込み時刻から光源点灯時刻までの時間で、液晶表示部２８１の全領域に渡って所定の透過率Ｌ２になっていることが望ましい。

ここで、図６に再び着目すると、実効的な点灯期間の平均透過率である透過率Ｌ２に達するには、ゲートラインに印加する電圧がＶ３の場合よりもＶ４の方が早い。このことは、電圧Ｖ４を用いる方が光源の点灯期間を早めることができることを意味している。なお、図６では電圧Ｖ２を印加したパターンを併せて示している。

すなわち、図６においては、電圧Ｖ３の場合の光源の点灯期間を符号ｂで示し、電圧Ｖ４の場合の光源の点灯期間を符号ａで示しており、ゲートラインに印加する電圧を高めることで、光源の点灯期間を早めることが可能であることが判る。

これは見方を変えれば、ゲートラインに印加する電圧を高めれば、ゲートラインの選択後、点灯期間を電圧の印加後の早い時間に設定できることを意味しており、各ゲートラインにおいて、データの書き込み時刻から光源の点灯時刻までの時間が異なっていても、各時間に対応させて、それぞれのゲートラインで印加電圧を変えれば、同じ透過率、すなわち同じ画面輝度を実現できることを意味している。

図７には、１番目のゲートラインとＮ番目のゲートラインとで、印加する電圧を変えた場合の応答特性ＡおよびＢ’を表しており、横軸には時間を、縦軸には液晶の透過率を示している。

図７では先に説明した図５と同様に、１番目のゲートライン上にある画素とＮ番目のゲートライン上にある画素とでは、画像データが更新されるまでに、Ｎ・ｔｇの時間差が発生することを前提としており、時刻ｔ１のとき、１番目のゲートライン上の画素（特性Ａ）は、液晶の透過率が変わり始めてから（ｔ１−ｔ０）時間経っているが、Ｎ番目のゲートライン上の画素（特性Ｂ’）では（ｔ１−ｔ０−Ｎ・ｔｇ）しか経っていない。

しかし、Ｎ番目のゲートラインには、光源の点灯時刻までの時間が短い分だけ、応答が早くなるように、１番目のゲートラインよりも高い電圧を印加することで、応答特性Ｂ’の立ち上がりは応答特性Ａよりも急峻になっており、時刻ｔ１（右眼用光源点灯開始時刻）では、透過率Ｌ２に近い値となっており、時刻ｔ２（右眼用光源点灯終了時刻）では、透過率Ｌ２よりも高い透過率Ｌ４に達していることが判る。

このため、１番目のゲートライン上にある画素の右眼用光源点灯期間中における平均透過率（図中において点灯期間を示す領域と特性Ａの曲線とで囲まれる面積で定義）と、Ｎ番目のゲートライン上にある画素の右眼用光源点灯期間中における平均透過率（図中において点灯期間を示す領域と特性Ｂ’の曲線とで囲まれる面積で定義）とはほぼ同じとなり、液晶表示パネル２８のゲートスキャン方向に発生する輝度ムラを防止することができる。

なお、液晶表示パネル２８のそれぞれのゲートラインで、データの書き込み時刻から光源の点灯時刻までの時間に合わせて印加電圧を変えるように階調値を補償するには、図２に示す階調値変換テーブルが各ゲートラインごとに必要となる。

ただし、この方法では、階調値変換テーブルとして、各画素の階調数がＫビットであり、ゲートライン数がＮ本である場合、Ｎ・Ｋ・２^2Kビットのデータ量となり、当該テーブルを記憶するメモリに大きなデータ容量が必要となる。

ここで、液晶表示パネル２８の面内状態は、１番目のゲートラインからＮ番目のゲートラインまで連続的に変化しているので、階調値変換テーブル（補償済み階調データ）としては、１番目のゲートラインとＮ番目のゲートラインの分の２つを準備し、両者の間のゲートラインに関しては、例えば演算器２９において補間処理により求めることが可能である。

補間の方法としては、例えばゲートラインナンバーに比例した重みを付けて、１番目のゲートラインの階調値変換テーブルＤ１と、Ｎ番目のゲートラインの階調値変換テーブルＤＮとから比例補間によって、ｍ番目のゲートラインの階調値変換テーブルＤｍを決定する（１＜ｍ＜Ｎ）。具体的には、Ｄｍ＝Ｄ１・（ｍ/Ｎ）＋ ＤＮ・（ｍ/Ｎ）で表される補間式採用して補間を行う。これにより階調値変換テーブル用のメモリのデータ容量を削減することが可能となる。

なお、基準データを１番目のゲートラインとＮ番目のゲートラインの２ライン分だけでなく、３ライン分以上において基準データを準備し、各基準データ間で補間処理を行っても良いことは言うまでもない。この場合、補間処理で作成したデータの精度が高まることが期待される。

＜Ａ−４−４．輝度ムラの防止動作の変形例について＞
図６および図７を用いて説明した輝度ムラの防止動作においては、液晶表示パネル２８のそれぞれのゲートラインで、データの書き込み時刻から光源の点灯時刻までの時間に合わせて印加電圧を変える方法を採ることとしたが、印加電圧を高めると、液晶の応答速度は高めることができるが、透過率が高くなり過ぎる場合も発生する。そこで、以下に説明する方法で、透過率が過度に増大することを防止しても良い。

図８は、ゲートラインに印加する電圧（階調電圧の電圧）がＶ２、Ｖ３、Ｖ４およびＶ５（Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖ５）のそれぞれの場合の液晶の応答特性の変化を示す概念図であり、横軸に時間を、縦軸には液晶の透過率を表している。

図８から、電圧をＶ２、Ｖ３、Ｖ４，Ｖ５と高めることにより液晶の透過率が増加する方向の応答速度が速くなり、より短い時間で透過率が向上している。しかし、電圧Ｖ３、Ｖ４およびＶ５においては、実効的な点灯期間の平均透過率である透過率Ｌ２を過ぎて透過率が上がり続けている。

一方、実線で示す応答特性Ｓは、透過率Ｌ２に達するまでは電圧Ｖ３印加時の特性を示し、透過率Ｌ２に達した後は透過率Ｌ２を維持する特性となっている。図８では、このような応答特性Ｓを得るための電圧印加パターンの例を併せて示している。

図８に示すように、左眼画像表示期間の左眼用光源の点灯期間が終了する時刻ｔ０までは、液晶表示パネル２８は液晶表示部２８１全体において、左眼画像を表示するための透過率Ｌ１となっており、液晶は当該透過率Ｌ１に対応する輝度を示している。

時刻ｔ０から、右眼画像を表示するための透過率Ｌ２に対応した画像信号を１番目のゲートラインから順次ゲートスキャンにより順次印加する。このとき、各ゲートラインに最初に加える印加電圧をＶ３とし、これを第１書き込み電圧と呼称し、当該第１書き込み電圧を与えることを第１書き込みと呼称する。第１書き込みを所定期間続けた後、印加電圧をＶ２に下げる。これを第２書き込み電圧と呼称し、当該第２書き込み電圧を与えることを第２書き込みと呼称する。

この電圧印加パターンと、応答特性Ｓとを比較すると、第１書き込み開始から、第２書き込み開始までの期間（第１書き込みの期間）で透過率がＬ１からＬ２に達するように設定されている。なお、第１書き込みの期間はＮ・ｔｇで規定されている。

このような電圧印加パターンを得るには、まず、最新フィールドの入力画像データと直前に表示されていたフィールドの画像データの階調値とを比較し、最新フィールドの画像表示用の階調電圧として、前フィールドから次に表示すべき最新フィールドへの階調変化を強調した階調電圧を生成して、第１書き込み電圧として液晶表示パネル２８に与えることで、階調変化に対する液晶の応答速度を加速し、応答の遅れを補償する。なお、図９に示すように、１番目のゲートラインと、Ｎ番目のゲートラインとで第１書き込み電圧は共通であり、ゲートラインごとに階調値変換テーブルを用意する必要がない。これは、全てのゲートラインで、第１書き込み期間内にＬ２に達する第１書き込み電圧が得られる階調値を階調値変換テーブルに設定しているからである。

これにより。ゲートスキャン方向の輝度ムラおよびゴーストの強度ムラも防止することができる。

ここで、階調変化を強調した階調電圧を作成するための手段としては、図２に示すような階調値変換テーブルを用いて、図１に示す演算器２９により、現在の液晶の表示状態から次に表示すべき階調に変化させるために最適な階調電圧を作成する。

次に、第２書き込みを行う際には、最新フィールドの右眼用の入力画像データに強調を加えず、未補償の状態で使用する。

このように、階調値変換テーブルを用いて第１書き込み電圧を設定し、第２書き込み電圧は最新フィールドの画像データを未補償の状態で使用するので、液晶の透過率が不必要に高い状態が続くことを防止できる。さらに、第１書き込み電圧が与えられる期間は、液晶のばらつきや環境の影響を受けやすいが、第１書き込み電圧は階調値変換テーブルを用いて設定されるので、ゴーストの発生を抑制することができる。

上述したような電圧印加パターンを用いた場合の立体画像表示のためのバックライトの点灯期間と、液晶の応答特性との関係を図９に示す。

図９には、１番目のゲートラインとＮ番目のゲートラインに対して、第１および第２書き込み電圧で構成される電圧印加パターンを与えた場合の応答特性Ａ１およびＢ１を表しており、横軸には時間を、縦軸には液晶の透過率を示している。

図９において、応答特性Ａ１は１番目のゲートライン上にある画素の応答特性であり、応答特性Ｂ１はＮ番目のゲートライン上にある画素の応答特性であり、１番目のゲートライン上にある画素とＮ番目のゲートライン上にある画素とでは、画像データが更新されるまでに、Ｎ・ｔｇの時間差が発生し、応答特性Ａ１における第１書き込み期間は、Ｎ・ｔｇの時間差に相当するように設定されている。そして、この期間に、透過率Ｌ２に達するように第１書き込み電圧を設定する。

これにより、第２書き込みを開始する時点で所望の透過率Ｌ２に到達し、次に第１書き込み電圧を第２書き込み電圧にまで下げると透過率Ｌ２が維持される。

また、Ｎ番目のゲートライン上にある画素（応答特性Ｂ１）では、１番目のゲートライン上にある画素（応答特性Ａ１）において第２書き込み期間が開始するタイミングで、第１書き込み期間が開始するように設定され、Ｎ番目のゲートライン上にある画素での第１書き込み電圧は、時刻ｔ１（右眼用光源点灯開始時刻）の時点で透過率Ｌ２に到達する電圧に設定される。

以上のような電圧印加パターンを用いることで、液晶パネル２８の全面で、透過率が所望の透過率Ｌ２にほぼ達した状態の時間が長く維持されるため、それぞれのゲートラインで、データの書き込み時刻から光源の点灯時刻までの時間が異なっていても、液晶パネル２８の全面で同じ輝度を実現することができる。

なお、以上の説明においては、液晶表示パネルを用いて左右視差像を交互に表示する液晶立体画像表示装置への適用を前提として説明したが、本発明は、バックライトを液晶パネルの書き換えと同期して点滅する動画対応のＬＣＤやフィールドシーケンシャルカラーＬＣＤに適用しても有効である。

また、搭載電子機器としては携帯電話機に限らず、パーソナルコンピュータ、携帯ゲーム機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などにも適用できる。

本発明に係る実施の形態の立体画像表示装置の構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態の立体画像表示装置に使用される階調値変換テーブルを示す図である。 本発明に係る実施の形態の立体画像表示装置の動画データ処理のタイミングを説明する図である。 本発明に係る実施の形態の液晶表示パネルの照明装置の構成について説明する図である。 立体画像表示のためのバックライトの点灯期間と、液晶の応答特性との関係を示す概念図である。 液晶の応答特性とゲートライン電圧との関係を説明する模式図である。 本発明に係る実施の形態の立体画像表示装置のバックライトの点灯期間と、液晶の応答特性との関係を示す概念図である。 本発明に係る実施の形態の立体画像表示装置の液晶の応答特性とゲートライン電圧との関係を説明する模式図である。 本発明に係る実施の形態の立体画像表示装置のバックライトの点灯期間と、液晶の応答特性との関係を示す概念図である。

符号の説明

１３ エンコーダ、２３ フレームメモリ、２４ デコーダ、２８ 液晶表示パネル。

Claims (7)

1. 複数のゲートラインと複数のソースラインとを有し、左右の視差画像データを左右交互に表示して立体表示を行う時分割方式の立体画像表示装置であって、
   液晶表示部と、
   フレームに同期して前記液晶表示部の全面を照らすように交互に点滅する右目用および左目用の光源を有した照明装置と、
   前記右眼用画像データおよび前記左眼用画像データを蓄積するメモリと、を備え
   前記メモリから、前記液晶表示部の同一のゲートラインに表示する前記右眼用画像データおよび前記左眼用画像データをそれぞれ１ゲートライン分ずつ読み出し、読み出したそれぞれ１ゲートライン分の前記右眼用画像データおよび前記左眼用画像データに対して、左右どちらか一方を最新入力画像データとし、他方を１フィールド前に表示されていた直前入力画像データとし、
   前記直前入力画像データを前記最新入力画像データに基づく液晶表示における階調値の補償処理に使用し、
   前記階調値の補償処理は、
   前記複数のゲートラインのそれぞれにおける、液晶の応答開始から前記照明装置の前記光源が点灯する時刻までの時間に合わせて前記複数のゲートラインごとに階調値を補償することで、次に表示すべき最新フィールドの画像表示用のデータとする、立体画像表示装置。
2. 前記階調値の補償処理は、
   前記直前入力画像データと前記最新入力画像データとを比較し、前記最新入力画像データの階調変化を強調するように前記階調値を補償する請求項１記載の立体画像表示装置。
3. 前記左右の視差画像データをそれぞれ圧縮符号化して、右眼用圧縮画像データおよび左眼用圧縮画像データを作成し、前記メモリに蓄積するエンコーダと、
   前記メモリに蓄積された前記右眼用圧縮画像データおよび前記左眼用圧縮画像データを読み出して復号化するデコーダとをさらに備える、請求項１記載の立体画像表示装置。
4. 前記階調値の補償処理は、前記複数のゲートラインのそれぞれにおいて前記照明装置の前記光源の点灯期間中の液晶の平均透過率を等しくする書き込み電圧が設定されるように、前記複数のゲートラインのそれぞれに対する前記階調値を補償する、請求項１記載の立体画像表示装置。
5. 前記階調値の補償処理は、前記複数のゲートラインのうち、少なくとも２本のゲートラインに対応させて補償済み階調データを予め準備し、
   残りのゲートラインの補償済み階調データについては、前記少なくとも２本のゲートラインの前記補償済み階調データに基づいて補間処理により決定する、請求項４記載の立体画像表示装置。
6. 前記階調値の補償処理は、前記複数のゲートラインのそれぞれに対して、第１および第２書き込み電圧が印加されるように前記階調値を補償し、
   第１書き込み電圧として、所定の期間内で前記液晶の透過率が、前記照明装置の前記光源の実効的な点灯期間の平均透過率に達する電圧を設定し、
   第２書き込み電圧として、前記液晶の透過率が前記所定値を維持する電圧を設定する、請求項１記載の立体画像表示装置。
7. 前記第１書き込み電圧は、
   前記直前入力画像データと前記最新入力画像データとを比較し、前記最新入力画像データの階調変化を強調するように補償された補償済み階調データに基づいて設定され、
   前記第２書き込み電圧は、未補償の前記最新入力画像データに基づいて設定される、請求項６記載の立体画像表示装置。
   

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