JP2007140503A - 液晶表示装置とその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】バックライトの調光による表示画像のコントラスト変動を抑制し、画質の劣化を防止する液晶表示装置とその駆動方法とを提供することを目的とする。
【解決手段】一対の基板1、2および一対の基板1、2に挟持された液晶層3を備える液晶表示パネル103と、液晶表示パネル103を照明する照明手段107と、液晶表示パネル103および照明手段107を制御する制御部CNTとを有する液晶表示装置であって、液晶表示パネル103は、マトリクス状に配置された複数の表示画素PXを有し、制御部CNTは、複数の表示画素PXの各々に映像信号と非映像信号とを画素電圧として周期的に書込む非映像信号挿入手段と、表示画素に映像信号または非映像信号が書込まれるタイミングと関連して照明手段107が点灯または消灯するタイミングを決定する同期手段5と、照明手段107の点灯期間および照明手段を点灯させるタイミングを変化させる位相制御手段52と、を有する液晶表示装置。
【選択図】図1
【解決手段】一対の基板1、2および一対の基板1、2に挟持された液晶層3を備える液晶表示パネル103と、液晶表示パネル103を照明する照明手段107と、液晶表示パネル103および照明手段107を制御する制御部CNTとを有する液晶表示装置であって、液晶表示パネル103は、マトリクス状に配置された複数の表示画素PXを有し、制御部CNTは、複数の表示画素PXの各々に映像信号と非映像信号とを画素電圧として周期的に書込む非映像信号挿入手段と、表示画素に映像信号または非映像信号が書込まれるタイミングと関連して照明手段107が点灯または消灯するタイミングを決定する同期手段5と、照明手段107の点灯期間および照明手段を点灯させるタイミングを変化させる位相制御手段52と、を有する液晶表示装置。
【選択図】図1
Description
本発明は、液晶表示装置とその駆動方法に関し、特に、OCB(Optically Compensated Bend)モード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、一対の基板と、一対の基板間に挟持された液晶層とを有する液晶表示パネルを備えている。液晶表示パネルは、マトリクス状に配置された複数の表示画素を有している。さらに、表示画素の配列する列に沿って複数のソース線が配置され表示画素の配列する行に沿って複数のゲート線が配置されている。各表示画素には、信号線と走査線が交差する位置の近傍に画素スイッチが配置されている。
上記のような液晶表示装置を駆動する場合、各表示画素の画素スイッチによって1フレーム期間は、映像が表示された状態を保持される。このため、ブラウン管(CRT:cathode ray tube)等の表示装置に比べると、動画視認性を向上させることが難しかった。
動画視認性を向上させるために、例えば、OCBモードの液晶表示装置では、応答速度が非常に高速であることを利用して1フレーム期間内に映像信号表示させる期間と非映像信号として例えば黒色を表示させる期間とを周期的に設ける黒挿入駆動を行う方法が提案されている。このとき、1フレーム期間における黒挿入率を40%程度に上げることによって動画視認性が向上し、CRTに匹敵する映像表示ができる(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−202491号公報
ところが、動画視認性を向上させるために黒挿入率を上げると、1フレーム期間内の黒表示期間が長くなる。そのため、表示画面の白輝度が低下するとともに、コントラストの低下したり消費電力の増加したりする場合があった。例えば、通常黒挿入率を20%と設定していたところを40%とすることで動画視認性は著しく向上し違和感のない動画映像表示が可能となるが、コントラストが約500から約340に低下する場合があった。
さらに、従来の黒挿入駆動では、1フレーム期間内に映像信号表示期間とは別に黒を表示する黒表示期間を有しているので白輝度が低下するとともに、黒表示期間を有しているにもかかわらずバックライトは常時点灯しているので消費電力のロスも発生させていた。
そこで、1フレーム期間内の黒表示を行っている期間はバックライトを消灯させるブリンキングバックライトを用いてコントラスト低下および消費電力のロスを抑えることが考えられている。
このような黒挿入駆動とブリンキングバックライトを用いた液晶表示装置において、バックライトを調光する方法としては、PWM方式(Pulse Width Modulation)による調光信号のデューティ比を変化させることによってバックライトの点灯期間を変化させる方法が用いられる。
バックライトの調光は、本来、その明るさを変えることが目的である。しかし、バックライトの明るさを調整する際に、同時に表示画面のコントラストが変動する場合があった。つまり、ユーザが液晶ディスプレイの明るさを変える際に、ディスプレイの画質(コントラスト)も同時に変わってしまう場合があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであって、バックライトの調光による表示画像のコントラスト変動を抑制し、画質の劣化を防止する液晶表示装置とその駆動方法と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、一対の基板および前記一対の基板に挟持された液晶層を備える液晶表示パネルと、前記液晶表示パネル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部とを有する液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは、マトリクス状に配置された複数の表示画素を有し、前記制御部は、前記複数の表示画素の各々に映像信号と非映像信号とを画素電圧として周期的に書込む非映像信号挿入手段と、前記表示画素に前記映像信号または前記非映像信号が書込まれるタイミングと関連して前記照明手段が点灯または消灯するタイミングを決定する同期手段と、前記照明手段の点灯期間および前記照明手段を点灯させるタイミングを変化させる位相制御手段と、を有する。
また、本発明の第2態様による液晶表示装置の駆動方法は、一対の基板および前記一対の基板に挟持された液晶層を備える液晶表示パネルと、前記液晶表示パネル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部とを有するとともに、前記液晶表示パネルは、マトリクス状に配置された複数の表示画素を有する液晶表示装置の駆動方法であって、前記制御部は、前記複数の表示画素の各々に映像画像と非映像画像とを画素電圧として周期的に書込み、前記表示画素に前記映像信号または前記非映像信号が書込まれるタイミングに関連して前記照明手段が点灯または消灯するタイミングを決定し、前記照明手段の点灯期間および前記照明手段を点灯させるタイミングを変化させる。
本発明によれば、バックライトの調光による表示画像のコントラスト変動を抑制し、画質の劣化を防止する液晶表示装置とその駆動方法とを提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について以下に説明する。
本実施形態に係る液晶表示装置は、図1に示すように、液晶表示パネル103、液晶表示パネルを照明するバックライト107、および、液晶表示パネル103とバックライト107とを制御する制御部CNTを有している。
図1および図2に示すように、液晶表示パネル103は、アレイ基板1、対向基板2、および、アレイ基板1対向基板2間に挟持された液晶層3を有している。アレイ基板1および対向基板2の外側には、位相差板105,105、偏光板106,106、照明手段としてのバックライト107とが配置されている。
アレイ基板1は、例えばガラス等の透明絶縁基板上に略マトリクス状に配置される複数の画素電極PE、複数の画素電極PEの行に沿って配置される複数のゲート線Y(Y0〜Ym)、複数の画素電極PEの列に沿って配置される複数のソース線X(X1〜Xn)、並びにこれらゲート線Yおよびソース線Xの交差位置近傍に配置され各々対応ゲート線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間で導通して複数の画素スイッチWを有する。
対向基板2は、例えばガラス等の透明絶縁基板上に配置されるカラーフィルタ(図示せず)、および複数の画素電極PEに対向してカラーフィルタ上に配置される対向電極CE等を有している。
各画素電極PEおよび対向電極CEは、例えば、ITO等の透明電極材料からなり、互いに対向する一対の配向膜(図示せず)でそれぞれ覆われている。本実施形態に係る液晶表示装置の場合、この一対の配向膜は、互いに略平行な方向にラビング処理が施されているとともに、液晶層3に含まれる液晶分子のプレチルト角が約10°となるように設定されている。
本実施形態に係る液晶表示装置の液晶層3は、OCB液晶を液晶材料として含んでいる。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置は、液晶層3に含まれる液晶分子が、液晶表示装置が表示状態のときにベンド配向となるOCB型液晶表示装置である。
OCB液晶は、例えば、ノーマリホワイトの表示動作のために、予めスプレー配向からベンド配向に転移されるとともに、ベンド配向からスプレー配向への逆転移が周期的に印加される黒表示用電圧により阻止される。各表示画素PXは、画素電極PEおよび対向電極CEと、これら電極間に挟持され、その電界に対応した液晶分子配列に制御される液晶層3とによって構成される。
また、複数の表示画素PXのそれぞれは各々画素電極PEおよび対向電極CE間の液晶容量CLCに並列的に接続される補助容量Csを備えている。本実施形態に係る液晶表示装置では、各補助容量Csは、この表示画素PXの画素電極PEと、この表示画素PXに一方側で隣接するとともに、表示画素PXの画素スイッチWを制御する前段のゲート線Yとの容量結合により形成される。各補助容量Csは、画素スイッチW等の寄生容量の影響による液晶容量の電位変動を補うに十分なように、これらの寄生容量に対して十分大きな容量値を有する。
なお、図1は、表示画面を構成する複数の画素PXのマトリクスアレイに対して周囲に配置される複数のダミー画素を省略して描かれている。これらダミー画素は表示画面内の画素PXと同様に配線され、寄生容量等に関して表示画面内の全画素PXを同一条件にするために設けられものである。ゲート線Y0はこのようなダミー画素に対するゲート線である。
制御部CNTは、アレイ基板1の画素電極PEおよび対向基板2の対向電極CE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103の透過率を制御する。液晶層3に含まれる液晶分子のスプレー配向からベンド配向への転移は、電源投入時に制御部CNTにより行われる所定の初期化処理によって、比較的大きな電界をOCB液晶に印加することにより得られる。
制御部CNTは、液晶表示パネル103を制御する液晶表示パネル103を駆動する駆動回路XD、YD、バックライト107を駆動するバックライト駆動回路LD、これらの駆動回路を制御するコントローラ5、および画像データ変換回路4を有している。
ゲートドライバYDは全てのゲート線Yが接続されているとともに、複数の画素スイッチWを行単位に導通させるように複数のゲート線Y0〜Ymを順次駆動する。ソースドライバXDは全てのソース線Xが接続されているとともに、各行の画素スイッチ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、所定の画素電圧を複数のソース線X1〜Xnにそれぞれ出力する。
画素電圧は、対向電極CEのコモン電圧Vcomを基準として所定周期で極性反転される電圧であって、画素電極PEに印加される電圧である。本実施形態に係る液晶表示装置では、画素電圧は、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。
画像データ変換回路4は、複数の画素PXに対して1フレーム期間(垂直走査期間)毎に、外部信号源SSから入力される複数の画素データからなる画像データに対して解像度および階調等の変換を行う。コントローラ5は、画像データ変換回路4の変換結果として得られる画像データに対して、ゲートドライバYDおよびソースドライバXDの動作タイミング等を制御する。
すなわち、コントローラ5は、ゲートドライバYDが複数のゲート線Yを順次駆動するタイミングを制御する制御信号CTY、画像データDATA、およびソースドライバXDが各ソース線Xに対応する画素電圧を印加するタイミングを制御する制御信号CTXを出力する。
制御部CNTは、さらに補償電圧Veを発生する補償電圧発生回路6、および、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を有している。補償電圧Veは、1行分の画素スイッチWが非導通となるときに、これら画素スイッチWに接続されたゲート線Yに一方側で隣接する前段の隣接ゲート線YにゲートドライバYDを介して印加される。そうすると、画素スイッチWの寄生容量によって1行分の画素PXに生じる画素電圧の変動が補償される。階調基準電圧VREFは、画像データDATAを画素電圧に変換するために用いられる。
本実施形態に係る液晶表示装置では、ゲートドライバYDおよびソースドライバXDは例えばアレイ基板1の外縁に沿って配置されるフレキシブル配線シート(図示せず)にマウントされた集積回路(IC)チップである。他方、画像データ変換回路4およびコントローラ5は外部のプリント配線板PCB上に配置される。
上記の液晶表示パネル103の駆動方法について以下に説明する。
外部信号源SSから画像データが制御部CNTに出力されると、その画像データは画像データ変換回路4に入力される。画像データ変換回路4は、1行分の表示画素PXに対する画像データDATAからなる変換結果を1水平走査期間毎に出力する。画像データ変換回路4の変換結果として得られる画像データは、コントローラ5に出力される。
コントローラ5は、複数のゲート線Yを順次駆動するための制御信号CTYを出力する。またコントローラ5は、画像データ変換回路4の変換結果として1行分の表示画素PX単位に得られ直列に出力される画像データDATAを複数のソース線Xにそれぞれ割り当てるととともに、出力極性等を指定する制御信号CTX等を発生する。
コントローラ5から出力された制御信号CTYは、ゲートドライバYDに供給される。コントローラ5から出力された制御信号CTXは、画像データ変換回路4から変換結果として得られる画像データDATAとともに、ソースドライバXDに供給される。
ゲートドライバYDは、制御信号CTYの制御により1フレーム期間において複数のゲート線Y1〜Ymを順次選択し、各行の画素スイッチWを1水平走査期間だけ導通させるオン電圧を選択ゲート線Yに供給する。
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、コントローラ5から出力された画像データDATAをそれぞれ画素電圧に変換するとともに複数のソース線X1〜Xnに並列的に出力する。
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Wを導通させると、ソース線X1〜Xn上の画素電圧がこれら画素スイッチ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。
このとき、ソースドライバXDは、画素電圧として映像信号と非映像信号とを周期的に複数のソース線X1〜Xnに出力する。本実施形態に係る液晶表示装置では、非映像信号としての黒レベルの信号(黒信号)が画素電圧として複数のソース線X1〜Xnに出力される。
すなわち、ゲートドライバYDがゲート線Yを駆動して対応する全ての画素スイッチWを導通させ、ソースドライバXDがソース線X1〜Xnに複数の表示画素の各々に映像信号と黒信号とを画素電圧として周期的に出力する。そうすると、対応する表示画素PXに映像信号および黒信号が周期的に書込まれる。
なお、本実施形態に係る液晶表示装置の場合、1フレーム期間において黒信号が書き込まれて黒表示状態となる黒表示期間は30%である。すなわち、1フレーム期間において、黒表示期間の割合が30%であって、映像が表示される映像表示期間の割合が70%となる。
また、ゲートドライバYDは、このゲート線Y1に隣接した前段のゲート線Y0に補償電圧発生回路6からの補償電圧Veを出力し、ゲート線Y1に接続された全ての画素スイッチWを1水平走査期間だけ導通させる。その直後に、ゲートドライバYDは、これら画素スイッチWを非導通にするオフ電圧をゲート線Y1に出力する。
補償電圧Veは、これら画素スイッチ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。
次に、本実施形態に係る液晶表示装置のバックライト107の構成およびその駆動方法について以下に説明する。
図3に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置のバックライト107は、光源として複数の冷陰極管LS(LS1〜LS12)と、これら複数の冷陰極管LSを支持する背面カバー109と、背面カバー109と嵌合するとともに光が出射される発光部LAを規定する略矩形状の窓部108Aを有する上面カバー108とを有している。
本実施形態に係る液晶表示装置のバックライト107は、複数の冷陰極管LSのそれぞれが複数行の表示画素に対応した点灯領域を構成する。すなわち、バックライト107の発光部LAは、図4に示すように、複数の点灯領域に分割される。本実施形態に係る液晶表示装置の場合、バックライト107は、12本の冷陰極管LS(LS1〜LS12)を有しているため、発光部LAは冷陰極管LS(LS1〜LS12)に対応した12の点灯領域に分割されている。
12本の冷陰極管LS1〜LS12は、図5に示すような調光パルスにしたがって、所定のタイミングで順次点灯および消灯するように制御される。したがって、12の冷陰極管LS1〜LS12に対応する12の点灯領域も所定のタイミングで順次点灯および消灯するように制御される。すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置のバックライト107は、ブリンキングバックライトである。
また、図示しないが、バックライト107は、例えば、冷陰極管LSから背面カバー109側に出射された光を、液晶表示パネル103側に反射させる反射シート、および、冷陰極管LSから出射された光を拡散させる拡散シート等の光学シートを有している。
複数の冷陰極管LSはバックライト駆動回路LDによって駆動され、バックライト駆動回路LDはコントローラ5によってその動作を制御される。コントローラ5は、PWM信号発生部51および位相制御部52を有している。PWM信号発生部51は、外部信号源SSから入力されたPWM調光信号からデューティ比を検出し、その結果に応じて、位相制御部52に所定のデューティ比(バックライトデューティ)に設定された調光パルスを出力する。
本実施形態に係る液晶表示装置では、上述したように、1フレーム期間において、黒表示期間の割合が30%であって、映像が表示される映像表示期間の割合が70%となる。これに対して、1フレーム期間において、バックライトデューティが50%と設定されている。すなわち、1フレーム期間において、バックライト107がオンとなる期間が50%であって、オフとなる期間が50%である。即ち、映像表示期間の割合が70%であるにもかかわらず、バックライト107がオンとなる期間が50%と、映像表示期間の割合に比べてバックライト107がオンとなる期間が短い。
ここで、バックライトデューティ設定する際には、液晶表示パネル103の映像表示率(100%−黒挿入率)よりもバックライト107がオンとなる期間の比率を小さく設定したほうが表示画像のコントラストが向上できるので好ましい。すなわち、バックライト107がオンとなる期間の比率が映像表示率(100%−黒挿入率)よりも大きいと、映像信号に対応した表示以外の不所望な画像を表示する恐れがあり、この結果、コントラストの低下、表示品位の低下を招く恐れがある。
位相制御部52は、PWM信号発生部51から入力された調光パルスの位相を制御して、バックライト駆動回路LDに出力する。すなわち、位相制御部52は、複数の冷陰極管LSのそれぞれが点灯または消灯するタイミングと、それぞれの冷陰極管LSに対応する点灯領域によって照明される所定の表示画素PXが映像表示状態または黒表示状態となるタイミングとが同期するように、調光パルスの位相を制御する同期手段である。
ここで、本実施形態に係る液晶表示装置において、表示画素PXが映像表示状態または黒表示状態となるタイミングとは、表示画素PXに映像信号または黒信号の書込みが開始されるタイミングと略一致したタイミングである。
バックライト駆動回路LDは、複数の冷陰極管LSのそれぞれに接続されたインバータ54を有している。位相制御部52において位相を制御された調光パルスは、それぞれ対応するインバータ54に出力される。それぞれのインバータ54は、入力された調光パルスを電圧に変換し、入力された調光パルスのデューティ比に従って、対応する冷陰極管LSの点灯および消灯の制御を行う。
以下に、上記のバックライト107の駆動方法について説明する。
外部信号源SSから、コントローラ5のPWM信号発生部51にPWM調光信号が入力される。そうすると、PWM信号発生部51は、入力されたPWM調光信号のデューティ比を検知し、位相制御部52に調光パルス出力する。このとき、PWM信号発生部51は、位相制御部52に非映像信号書込みおよび映像信号書込みとの同期信号を合わせて出力する。
位相制御部52は、入力された調光パルスおよび同期信号によって、複数の冷陰極管LSのそれぞれが点灯または消灯するタイミングと、それぞれの冷陰極管LSに対応する点灯領域によって照明される所定の表示画素PXが映像表示状態または黒表示状態となるタイミングと同期するように、調光パルスの位相を制御する。
すなわち、位相制御部52は、図5に示すように、PWM信号発生部51から入力されたタイミング信号にしたがって位相をずらした調光パルスを、各冷陰極管LSに電圧を印加するインバータ54に出力する。それぞれのインバータ54は、入力された調光パルスを電圧に変換し、入力された調光パルスに従って、対応する冷陰極管LSの点灯および消灯を制御する。
そうすると、複数の冷陰極管LSのそれぞれに対応する点灯領域は、所定の表示画素PXが映像表示状態または黒表示状態となるタイミングと同期して点灯または消灯される。本実施形態に係る液晶表示装置では、図10に示すように、各冷陰極管LSは、所定の表示画素PXが映像表示状態となるタイミングと、各冷陰極管LSが点灯するタイミングとが同期するように制御される。
ここで、従来は、バックライト107の点灯時間を短くしてバックライト107の明るさを落とす際に、バックライト107を以下のように調光していた。すなわち、例えば、バックライト107の各冷陰極管LSの点灯期間aと消灯期間bとが設定されているものとする。
このとき、従来は、バックライト107の点灯時間aを短くする場合、位相制御部52は、バックライト107の各点灯領域の消灯タイミングを変更前の消灯タイミングよりも早くしていた。
つまり、バックライトデューティが小さい値に変更された場合、図6に示すように、位相制御部52は、例えばバックライト点灯期間aをバックライト点灯期間c(a>c)に変更して点灯期間を短く変更するとともに、各冷陰極管LSの消灯タイミングを所定期間a−c早くしていた。上記のようにバックライトの点灯期間を短くすることにより、図7に示すように、結果としてコントラストも大きく落ちる場合があった。
これに対し、本実施形態に係る液晶表示装置では、バックライト107の点灯時間を短く変更する場合であっても、表示画像のコントラストが大きく落ちないように、コントローラ5がバックライト駆動回路LDを介してバックライト107を制御している。
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置では、図8に示すようにバックライト107の点灯期間を短くする。つまり、本実施形態に係る液晶表示装置では、バックライトの点灯期間だけではなくバックライトの点灯タイミング変化させている。
図8に示すように、バックライトデューティが50%に設定されているときに、バックライト107の点灯期間を短くする場合には、コントローラ5の位相制御部52は、調光パルスの立ち上がりタイミング(点灯タイミング)を、点灯期間の変化前の点灯タイミングよりも遅らせる。図8に示す場合では、点灯期間の変化前の点灯タイミングTsを第1期間ΔTs遅らせている。
さらに、位相制御部52は、調光パルスの立下りタイミング(消灯タイミング)を、点灯期間の変化前の消灯タイミングよりも早くしている。図8に示す場合では、点灯期間の変化前の消灯タイミングTEを第2期間ΔTE早くしている。
本実施形態に係る液晶表示装置では、上記のように、バックライト107の点灯期間を短くする際に、調光パルスの立ち上がりタイミングおよび立下りタイミングを変更している。すなわち、PWM信号発生部51は、所望のバックライトデューティとなる調光パルスを出力する。位相制御部52は、バックライト107の各冷陰極管LSの点灯タイミングと消灯タイミングとを変更するとともに、バックライトデューティに対応するように各冷陰極管LSの点灯期間を変更する調光パルスを出力する位相制御手段である。
本実施形態に係る液晶表示装置では、図8に示す第1期間ΔTsと第2期間ΔTEとは略等しい。したがって、例えば、バックライトデューティを50%から40%にする場合、位相制御部52は、図8に示す第1期間ΔTsが5%、第2期間ΔTEが5%となるように設定される。さらに、バックライトデューティを50%から30%にする場合には、図8に示す第1期間ΔTsが10%、第2期間ΔTEが10%となるように設定される。
上記のように、コントローラ5が、バックライト107の点灯タイミングおよび消灯タイミングを変更すると、図9に示すように、バックライト107の点灯期間を短くして明るさを落とす場合であっても、コントラストの低下が抑制される。
すなわち、図10に示すように、黒表示期間から映像表示期間に切替わる際には、所定の行に位置する表示画素PXの透過率が画素電圧に対応する値に上昇するまでに一定の時間を要する。
このときに、例えば、図10に示すように、バックライト107の各点灯領域の点灯タイミングおよび消灯タイミングを設定する場合、すなわち、液晶表示パネル103の映像表示期間の開始タイミングと、バックライト107の点灯タイミングとを同期させる場合には、各点灯領域の点灯タイミングを変化前のタイミングに対して遅らせると、表示画素PXの透過率が所望の値に上昇した後に、各点灯領域を点灯させることができる。
したがって、上記の様に、バックライト107の点灯時間を短く変化させる際に、各点灯領域の点灯タイミングを変化させると、表示画素PXの透過率が十分に上昇した後にバックライト107が点灯されるため、表示画像の白輝度が低下することを抑制することができる。
その結果、上記の様にバックライト107の点灯タイミングを変化させる事によって、表示画像のコントラストの低下を抑制することができる。
なお、本実施形態に係る液晶表示装置では、上述したように、第1期間ΔTsと第2期間ΔTEとを略等しく設定している。このことによって、より効果的に調光によるコントラスト変動を低減することができる。
すなわち、本実施形態に係る液晶表示装置では、前述のように、映像表示期間に対応してバックライト107の点灯領域の各々が点灯するように調光パルスを同期させている。
ここで、本来、バックライト107の各点灯領域は、複数行の表示画素PXを照明する。本実施形態に係る液晶表示装置では、例えば、バックライト107の各点灯領域の点灯および消灯のタイミングは、対応する複数行の表示画素PXの中心に位置する行の映像表示期間および黒挿入期間と同期するように設定される。
そのため、バックライト107の複数の冷陰極管LS1〜LS12の点灯時間を短くする際に、例えば、バックライト107の各冷陰極管LSの点灯タイミングのみを遅らせるようにすると、各点灯領域に対応する複数行の表示画素中の中央の行に対して上段部分と下段部分とで照明されるバランスが変わってしまう。
例えば、上段部分では、映像表示期間であってバックライト107がオフとなっている期間が長くなる。そうすると、各点灯領域に対応する複数行の表示画素の上段部分と下段部分とで表示ムラとなる場合がある。また、表示画像の白輝度が低下しするとともに、コントラストが低下することになる。
したがって、本実施形態に係る液晶表示装置では、表示画素の画素電圧に対する応答期間と、各点灯領域に対応する複数行の表示画素の上段部分と下段部分とで照明されるバランスとを考慮して、第1期間ΔTsと第2期間ΔTEとを略等しく設定している。
以上説明したように本発明の実施形態に係る液晶表示装置およびその駆動方法によれば、調光の際にバックライト107の点灯期間およびバックライト107を点灯させるタイミングを変化させることにより、調光による液晶表示パネル103のコントラスト変動を低減し、表示画像の画質の変化を抑制することができる。
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、黒挿入率を30%とし、バックライトデューティを50%としたが、黒挿入率およびバックライトデューティはこれに限らず、可変な値であっても良い。OCB液晶を用いた液晶表示装置の場合、ベント配向からスプレイ配向への逆転移を防止するため逆転移防止駆動として黒挿入駆動が採用されるが、温度によって逆転移のし易さが異なってくるため、例えばパネル温度を検出し、この検出結果に基づいて黒挿入率を可変し、これに連動してバックライトデューティを可変してもかまわない。
また、上記の実施形態に係る液晶表示装置では第1期間ΔTsと第2期間ΔTEとを略等しく設定したが、第1期間ΔTsを第2期間ΔTEよりも大きく設定しても良い。黒表示期間から映像表示期間に切替わる際には、表示画素PXの透過率は、図10に示すように変化する。すなわち、画素電圧の印加に対する応答には、一定の時間を要する。
本実施形態に係る液晶表示装置の場合は、液晶材料としてOCB液晶を用いているため、高速応答が可能であるが、画素電圧を印加してからの応答時間が長い液晶モードを採用した場合には、第1期間ΔTsと第2期間ΔTEとが略等しい場合であっても、液晶の応答時間が遅いために、バックライト点灯時に表示画素PXの透過率が所望の値まで上昇していない場合がある。
したがって、上記のような場合には、第1期間ΔTsを第2期間ΔTEよりも大きくすると、表示画素PXの透過率が所望の値まで上昇するまでの期間はバックライト107が点灯せず、バックライト107の点灯時に輝度ムラが視認されにくくなるとともに、コントラストの低下が抑制される等の表示画像の劣化を抑制することができる。
上記した実施形態では、バックライト107の光源として冷陰極管LSを使用したが、LED光源を用いてもかまわない。この場合、液晶の応答と光源の立ち上がりの関係が光源として冷陰極管LSを用いた場合とは異なってくるが、本発明を適用することにより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せてもよい。
1…アレイ基板、2…対向基板、3…液晶層、5…コントローラ、103…液晶表示パネル、107…バックライト、PX…液晶画素、CNT…制御部、LD…バックライト駆動回路、51…PWM信号発生部、52…位相制御部
Claims (23)
- 一対の基板および前記一対の基板に挟持された液晶層を備える液晶表示パネルと、前記液晶表示パネル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部とを有する液晶表示装置であって、
前記液晶表示パネルは、マトリクス状に配置された複数の表示画素を有し、
前記制御部は、前記複数の表示画素の各々に映像信号と非映像信号とを画素電圧として周期的に書込む非映像信号挿入手段と、
前記表示画素に前記映像信号または前記非映像信号が書込まれるタイミングと関連して前記照明手段が点灯または消灯するタイミングを決定する同期手段と、
前記照明手段の点灯期間および前記照明手段を点灯させるタイミングを変化させる位相制御手段と、を有する液晶表示装置。 - 前記位相制御手段は、1フレーム期間における前記照明手段の点灯期間を短く変化させる際に、前記照明手段を点灯させるタイミングを変化前のタイミングに対して遅らせる手段を有する請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記位相制御手段は、1フレーム期間における前記照明手段の点灯期間を短く変化させる際に、前記照明手段を点灯させるタイミングを所定の表示画素に映像信号が書込まれるタイミングに対して遅らせる手段を有する請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記1フレーム内において、前記照明手段を点灯している期間は、前記表示画素に映像信号に対応した画像を表示される期間よりも短い請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記照明手段は複数の点灯領域を有しているとともに、
前記位相制御部は、各点灯領域の点灯期間および各点灯領域を点灯させるタイミングを変化させる手段を有する請求項1記載の液晶表示装置。 - 前記位相制御手段は、1フレーム期間における前記照明手段の点灯期間を短く変化させる際に、前記点灯領域のそれぞれを点灯させるタイミングを、変化前のタイミングに対して遅らせる手段を有する請求項5記載の液晶表示装置。
- 前記位相制御手段は、1フレーム期間における前記照明手段の点灯期間を短く変化させる際に、前記点灯領域のそれぞれに対応する所定の表示画素に映像信号を書込むタイミングに対して、前記点灯領域のそれぞれを点灯させるタイミングを遅らせる手段を有する請求項5記載の液晶表示装置。
- 前記照明手段は、複数の光源を有し、
前記位相制御部は、各光源の点灯期間および各光源を点灯させるタイミングを変化させる手段を有する請求項1記載の液晶表示装置。 - 前記制御部は、前記液晶表示パネルを表示状態とするために、前記液晶層の液晶分子をベンド配向にさせる手段を有している請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記位相制御部は、調光信号のパルス幅を変化させることにより前記照明手段の点灯時間を変化させる手段を有し、
前記照明手段の点灯時間を変化させる手段は、前記照明手段の点灯時間を短くする際に、前記調光信号の立ち上がりタイミングを変化前の立ち上がりタイミングに対して遅らせるとともに、立下りタイミングを変化前の立下りタイミングに対して早くする手段を有する請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記調光信号の立ち上がりタイミングを遅らせる期間と、前記調光信号の立下りタイミングを早くする期間とは略等しい請求項10に記載の液晶表示装置。
- 前記調光信号の立ち上がりタイミングを遅らせる期間は、前記調光信号の立下りタイミングを早くする期間よりも大きい請求項10に記載の液晶表示装置。
- 一対の基板および前記一対の基板に挟持された液晶層を備える液晶表示パネルと、前記液晶表示パネル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部とを有するとともに、前記液晶表示パネルは、マトリクス状に配置された複数の表示画素を有する液晶表示装置の駆動方法であって、
前記制御部は、前記複数の表示画素の各々に映像画像と非映像画像とを画素電圧として周期的に書込み、
前記表示画素に前記映像信号または前記非映像信号が書込まれるタイミングに関連して前記照明手段が点灯または消灯するタイミングを決定し、
前記照明手段の点灯期間および前記照明手段を点灯させるタイミングを変化させる液晶表示装置の駆動方法。 - 前記制御部は、前記照明手段の点灯期間を短く変化させる際に、前記照明手段の前記照明手段を点灯させるタイミングを、変化前のタイミングに対して遅らせる請求項13記載の液晶表示装置の駆動方法。
- 前記制御部は、前記照明手段の点灯期間を短く変化させる際に、前記照明手段の前記照明手段を点灯させるタイミングを、所定の表示画素に映像信号が書込まれるタイミングに対して遅らせる請求項13記載の液晶表示装置の駆動方法。
- 前記制御部は、1フレーム期間において、前記照明手段を点灯させる期間を前記映像表示させる期間よりも短くする請求項13記載の液晶表示装置の駆動方法。
- 前記照明手段が複数の点灯領域を有する液晶表示装置の駆動方法であって、
前記制御部は、前記複数の点灯領域のそれぞれの点灯期間および前記複数の点灯領域のそれぞれを点灯させるタイミングを変化させる請求項13記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 前記制御部は、前記照明手段の点灯期間を短く変化させる際に、前記複数の点灯領域のそれぞれを点灯させるタイミングを、変化前のタイミングに対して遅らせる請求項14記載の液晶表示装置の駆動方法。
- 前記制御部は、前記照明手段の点灯期間を短く変化させる際に、前記複数の点灯領域のそれぞれを点灯させるタイミングを、前記複数の点灯領域のそれぞれに対応する所定の表示画素に前記映像信号を書込むタイミングに対して遅らせる請求項14記載の液晶表示装置の駆動方法。
- 前記制御部は、前記液晶表示パネルを表示状態とするために、前記液晶層に含まれる液晶分子をベンド配向とする請求項11記載の液晶表示装置の駆動方法。
- 前記制御部は、前記照明手段の点灯および消灯を調光信号のパルス幅を変更することによって制御し、
前記照明手段の点灯期間を短くする際に、前記調光信号の立ち上がりタイミングを変化前の立ち上がりタイミングに対して遅らせるとともに、前記調光信号の立下りタイミングを変化前の立下りタイミングに対して早くする請求項11記載の液晶表示装置の駆動方法。 - 前記制御部は、前記調光信号の立ち上がりタイミングを遅らせる期間と、前記調光信号の立下りタイミングを早くする期間とを略等しく設定する請求項21記載の液晶表示装置の駆動方法。
- 前記制御部は、前記調光信号の立ち上がりタイミングを遅らせる期間を前記調光信号の立下りタイミングを早くする期間よりも大きく設定する請求項21記載の液晶表示装置の駆動方法。
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