JP2007163701A

JP2007163701A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2007163701A
Application number: JP2005358170A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kawaguchi; 聖二川口
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる液晶表示装置において、低温時にも輝度ムラを発生させない。
【解決手段】ＯＣＢモード液晶を使用した液晶表示パネル１０とその温度を検出する温度検出手段１８を有し、１フィールド期間を、黒書き込み期間、表示データ書き込み期間、表示データＨＯＬＤ期間に分け、黒書き込み期間に逆転移防止用の黒色データを書き込み、表示データ書き込み期間に表示用データを書き込み、表示データＨＯＬＤ期間内の一部の期間にバックライト１１を点灯させる液晶表示装置であって、バックライト制御手段２２は、液晶表示パネル１０の所定の温度範囲において、液晶表示パネル１０の温度が低いほど、バックライト１１の点灯開始のタイミングが連続的にまたは段階的に遅くなるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＯＣＢモード液晶を用いた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は薄型、軽量であり、従来のブラウン管に代替するものとして、近年一層用途が拡大されてきた。しかし、現在広く使用されているＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）配向液晶表示パネルは視野角が狭く、また応答速度が遅く、動画表示時には尾を引くように見える等、ブラウン管より画質が劣る。

これに対して、近年、高速応答、高視野角という特徴を有するＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードの液晶表示素子を備える液晶表示装置が用いられるようになってきている。この液晶表示装置は、液晶をベンド配向させて視覚補償を行い、さらにこれに光学位相補償フィルムを組み合わせることにより広い視野角を得るようにしたものである。

図６は、ＯＣＢモードの液晶表示素子が有する液晶分子の配向状態を模式的に示した断面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）は、電圧印加状態を示した断面図であり、図６（ｃ）は、電圧無印加状態を示した断面図である。

ＯＣＢモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置を構成する液晶表示パネルのガラス基板６１の間には、図６（ａ）等に液晶分子６２として示すように、ネマチック液晶が注入されている。そして、電圧を印加していない液晶の配向状態は、スプレイ状態６３と呼ばれている。ＯＣＢモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置の電源投入時には転移駆動と呼ばれる駆動を行う必要がある。すなわち、転移駆動とは、液晶表示装置の電源投入時にこの液晶層に２０ボルトから２５ボルト程度の比較的大きな電圧を印加することにより、図６（ｃ）に示すスプレイ状態６３から図６（ａ）、図６（ｂ）に示すベンド状態６４ａ、６４ｂに転移させる駆動のことである。このベンド状態６４ａ、６４ｂを用いて表示を行うのが、ＯＣＢモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置の特徴であり、電圧の大きさによってベンド状態を変化させることにより、パネルの透過率を変化させるものである。

図６（ａ）に示すベンド状態６４ａは、白表示をしている場合のベンド状態を示し、図６（ｂ）のベンド状態６４ｂは、黒表示をしている場合のベンド状態を示している。

また、ＯＣＢモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置では、その液晶表示パネルに２ボルト以下の電圧を印加し続けると、液晶の配向状態は、ベンド状態６４ａ、６４ｂからスプレイ状態６３に徐々に移行してしまう（以下この移行を逆転移と呼ぶ）。このような逆転移を防止するために、ＯＣＢモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置では、逆転移防止駆動と呼ばれる駆動が行われる。

つまり、比較的低い電圧が印加されているときに白表示を行い、比較的高い電圧が印加されているときに黒表示を行うノーマリホワイトモードの液晶表示装置の場合、逆転移防止駆動とは、各画素に周期的に表示する映像信号とは別に黒色に対応する電圧を印加することにより、逆転移を防止する駆動である。逆転移防止駆動には、逆転移の防止のために画素に黒色に対応する電圧を印加する動作と、映像信号に対応する電圧を印加する動作とを交互に行う、２倍速変換と呼ばれる逆転移防止駆動がある（例えば、特許文献１参照）。

従って、従来のＯＣＢモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置では、１フレーム（または１フィールド）の映像を表示する期間には、映像信号に対応する電圧を画素に印加している表示期間と、逆転移防止のために黒色に対応する電圧を画素に印加している黒挿入期間とが設けられている。

図７に、従来のＯＣＢモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置の構成を示す。

この液晶表示装置は、液晶表示パネル１１０、バックライト１１１、ソースドライバ１１２、ゲートドライバ１１３、コントローラ１１４、入力電源１１６、および液晶駆動電圧発生回路１１７を備えている。

液晶表示パネル１１０は、信号線と走査線がマトリックス状に配置され、それらの交点にＯＣＢモードの液晶表示素子が設けられている液晶表示パネルである。

バックライト１１１は、液晶表示パネル１１０の背面に配置されており、複数の冷陰極管で液晶表示パネル１１０を照明する。

入力電源１１６は、バックライト１１１、コントローラ１１４および液晶駆動電圧発生回路１１７に電力を供給し、液晶駆動電圧発生回路１１７は、表示データを液晶表示パネル１１０に表示させるタイミングに応じて、ソースドライバ１１２およびゲートドライバ１１３に供給する電圧を調整する。

ゲートドライバ１１３は、液晶表示パネル１１０の走査線にゲート信号を供給し、ソースドライバ１１２は、液晶表示パネル１１０の信号線に表示用信号に対応する電圧を供給する。

コントローラ１１４は、信号処理部１２１、ラインメモリ１２２、およびタイミング制御部１２３を備えており、ソースドライバ１１２は、Ｄ／Ａ変換部１２４およびシフトレジスタ１２５を備えている。

次に、このような従来の液晶表示装置の動作を説明する。

液晶表示装置の電源が入れられた際には、液晶表示パネル１１０の液晶層は、図６（ｃ）に示すようにスプレイ状態６３のままであるので、図６（ａ）のベンド状態６４ａや図６（ｂ）のベンド状態６４ｂに転移させる必要がある。そこで、液晶表示装置の電源が入れられた際には、液晶表示装置は、液晶層をスプレイ状態からベンド状態に転移させるために転移駆動を行う。すなわち、ソースドライバ１１２は、画素電極と共通電極との間の電圧が所定の時間だけ２０ボルトから２５ボルトという映像を表示する際の電圧よりも高い電圧になるように、転移駆動のための電圧として、信号線に２０ボルトから２５ボルトの電圧を印加する。従って、液晶層には転移駆動のための電圧が所定時間印加されることになるので、液晶表示パネル１１０の液晶層は、スプレイ状態からベンド状態に転移し、液晶表示装置の表示動作が可能となる。

上記のように転移駆動が完了し、表示動作が可能になると、液晶表示装置は表示動作を開始する。

ＲＧＢデータである映像信号が信号処理部１２１に入力されると、信号処理部１２１は、入力された映像信号に対して階調補正やガンマ補正処理を行なうとともに、１水平期間のデータ毎に、１水平期間の前側が黒挿入用の黒色データ、後ろ側が２倍速の映像信号となるように変換して、ラインメモリ１２２に格納していく。

そして、コントローラ１１４のタイミング制御部１２３は、映像信号に含まれる表示信号が入力開始されるタイミングに合わせて、ラインメモリ１２２に格納された１行画素分のデータを、ソースドライバ１１２のシフトレジスタ１２５へ転送させていく。

また、コントローラ１１４のタイミング制御部１２３は、液晶表示装置が表示動作を行う際には、外部から入力される映像信号に応じて、ゲートドライバ１１３、ソースドライバ１１２にそれぞれ制御信号を送る。その結果、ゲートドライバ１１３は、各走査線に走査信号電圧を印加して各画素のスイッチング素子を順次オンさせる。

表示期間には、ソースドライバ１１２は、ゲートドライバ１１３が各走査線に走査信号電圧を印加するタイミングに合わせて、信号線を通じて映像信号に応じた電圧を各画素の画素電極に印加する。これにより液晶表示パネル１１０の液晶分子６２が変調され、バックライト１１１から出射される光の透過率が変化する。その結果、ユーザの目に映像信号に対応する画像が映る。

また、黒挿入期間には、ソースドライバ１１２は、ゲートドライバ１１３が各走査線に走査信号電圧を印加するタイミングに合わせて、信号線を通じて黒色に対応する電圧を各画素の画素電極に印加する。これにより液晶表示パネル１１０の液晶分子６２が変調され、バックライト１１１から出射される光の透過率が変化する。その結果、ユーザの目に黒色の映像が映る。

図８は、図７に示した従来の液晶表示装置における２倍速変換による逆転移防止駆動時の、映像信号、２倍速信号、およびゲートパルスのタイミングチャートの一例を示している。

ＲＧＢデータで入力される映像信号に対して、１水平期間（１Ｈ期間）毎に、その１Ｈ期間の前側に逆転移防止用の黒色の階調のデータが、後ろ側に映像信号を２倍速に変換した表示用データが、それぞれ格納されるように、ソースドライバ１１２のシフトレジスタ１２５に格納していく。なお、図８の斜線で示す部分は、逆転移防止用の黒色の階調のデータを示している。

１Ｈ期間毎に、シフトレジスタ１２５には、これらの１行画素分のデータが順次入力されていき、ソースドライバ１１２からは１行画素分のデータが同時に出力されていく。したがって、図８に示すように、入力される映像信号に対して、１Ｈ期間遅れたタイミングでソースドライバ１１２から出力されていく。

図８のＧ１〜Ｇ１０は、ゲートドライバ１１３から各ゲート線に出力されるゲート信号を示している。各ゲート信号の右側に示す符号は、各ゲート信号がハイになるタイミングに画像セルに書き込まれる表示用データまたは黒色の挿入用データ（Ｂ）の種別を示している。

表示用データＳ１がソースドライバから出力されるタイミングに、ゲート線Ｇ１のゲート信号がハイになり、ゲート線Ｇ１上の画像セルに表示用データＳ１が書き込まれる。次に、表示用データＳ１と表示用データＳ２との間に挿入された黒色の挿入用データがソースドライバから出力されるタイミングに、ゲート線Ｇ７のゲート信号がハイになり、ゲート線Ｇ７上の画像セルに黒色の挿入用データが書き込まれる。次に、表示用データＳ２がソースドライバから出力されるタイミングに、ゲート線Ｇ２のゲート信号がハイになり、ゲート線Ｇ２上の画像セルに表示用データＳ２が書き込まれる。次に、表示用データＳ２と表示用データＳ３との間に挿入された黒色の挿入用データがソースドライバから出力されるタイミングに、ゲート線Ｇ８のゲート信号がハイになり、ゲート線Ｇ８上の画像セルに黒色の挿入用データが書き込まれる。以下同様にして、各ゲート線のゲート信号がハイになるタイミングにあわせて、表示用データまたは黒色の挿入用データが各画素セルに書き込まれていく。

このように、各ゲート線Ｇ１〜Ｇ１０が１フィールド期間にそれぞれ２回ずつ選択され、各ゲート線Ｇ１〜Ｇ１０上の画素セルには、表示用データと黒色の挿入用データが１回ずつ書き込まれる。したがって、表示用データを書き込む一方で周期的に黒色の挿入用データを書き込む逆転移防止駆動を実現することができる。

この結果、図８に示す例では、映像表示期間Ｄ１と黒色挿入期間Ｄ２との比率が９：１１に設定されることになる。各ゲート線Ｇ１〜Ｇ１０のゲート信号の、表示用データを書き込むゲートパルスと黒色の挿入用データを書き込むゲートパルスのタイミングを変化させることにより、映像表示期間Ｄ１と黒色挿入期間Ｄ２との比率を調整して挿入する黒色データの比率を調整していた。

図８に示すように、１フィールド期間の全期間にわたって、各ゲート線Ｇ１〜Ｇ１０上の各画素セルに順に表示用データが書き込まれていくため、バックライト１１１は、１フィールドの全期間にわたって、点灯と消灯とを交互に繰り返して液晶表示パネル１１０を照明する。バックライト１１１は、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷａｖｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を用いて点灯と消灯との比率が調整されることにより、バックライト１１１が液晶表示パネル１１０を照明する際の明るさが制御される。

したがって、この従来の方法では、逆転移防止用に書き込んだ黒色データに対しても、バックライト１１１で照明させて表示用データと共に表示させていた。

最近では、さらに応答速度の速いＯＣＢモードの液晶表示素子が開発され、また短残光型の冷陰極管も開発されてきたので、動画視認性を向上させるために、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式で表示させることも可能になってきた。

図９は、この、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式を実現する液晶表示装置の構成を示している。

図７に示す液晶表示装置と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。図９の液晶表示装置は、構成としては、図７に示す液晶表示装置の構成からラインメモリ１２２が削除され、フレームメモリ１１５が追加されている点が異なる。また、コントローラ１１４のタイミング制御部１３３の制御方法、およびタイミング制御部１３３がバックライトのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う点が、図７の液晶表示装置とは異なる。

図１０は、図９に示す液晶表示装置で、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式を実現する際の動作を説明するタイミングチャートを示している。

各液晶表示素子への書き込みについて、１フィールド（または１フレーム）の期間を、黒書き込み期間、映像書き込み期間および映像ＨＯＬＤ期間に分け、黒書き込み期間内に逆転移防止用の黒色データの書き込みを行い、映像書き込み期間内に表示用データの書き込みを行う。

図１０に示すゲートパルスとは、各走査線のゲート信号の状態を示している。ゲートパルスが発生している（ゲート信号がＨｉｇｈになっている）期間に、液晶表示素子へ電圧が供給され書き込みが行われる。

図８の場合には、１Ｈ期間毎の、前側の期間に黒色データを書き込むためのゲートパルスを、後ろ側の期間に表示用データを書き込むためのゲートパルスを、それぞれ発生させていた。１フィールド期間全体にわたって、１フィールド分の表示用データおよび黒色データを１Ｈ期間分ずつ書き込んでいたので、１フィールド分の表示用データおよび黒色データの書き込みには、それぞれ１フィールド期間の５０％ずつの期間を使用していたことになる。

これに対して、図１０の場合には、１フィールド分の黒色データを書き込む黒書き込み期間を１フィールド期間の２５％とし、１フィールド分の表示用データを書き込む映像書き込み期間を１フィールド期間の２０％としており、それぞれ図８の場合よりも短い期間としている。これらのそれぞれの各期間内に、全走査線上にある各液晶表示素子に順に書き込んでいくので、ゲートパルスの幅も、図１０の場合には図８の場合よりも短くなっている。

まず、黒書き込み期間内に、各走査線に順次ゲートパルスを発生させていき、逆転移防止用の黒色データを書き込んでいく。その後、映像書き込み期間内に、各走査線に順次ゲートパルスを発生させていき、フレームメモリ１１５に蓄積しておいた１つ前のフィールドの表示用データを書き込んでいく。

そして、映像ＨＯＬＤ期間にはゲートをＯＦＦさせておき、全液晶表示素子が応答した時点以降で、次の黒色データが書き込まれる前までの期間内にバックライト１３０が点灯するように、タイミング制御部１３３がバックライト１３０のＯＮ／ＯＦＦを制御する。図１０の場合には、１フィールド期間の最後の２５％の期間Ｐｕに、バックライト１３０が点灯するように制御される。

応答速度の速いＯＣＢモードの液晶表示素子および短残光型の冷陰極管等の応答速度の速いバックライトを用いることにより、このように、表示用データに対して液晶表示素子が応答している期間内のみにバックライト１３０を点灯させる方式を実現できる。

このように制御することにより、ＯＣＢモードの液晶表示素子を用いて、動画視認性が非常によいインパルス型の映像表示を実現できる。また、液晶表示素子が黒書き込み期間に書き込まれた黒色データに応答している期間にはバックライト１３０は消灯しているので、コントラストにも優れ、消費電力も低減できる。
特開２００３−２８０６１７号公報

しかしながら、図９および図１０で説明したような、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式を用いると、低温になると、液晶表示素子の応答が遅くなるために、表示に輝度ムラが発生してしまうという問題があった。

図１０に示すように、映像書き込み期間には、各走査線上にある液晶表示素子に、順次に表示用データが書き込まれていく。したがって、異なる走査線上にある液晶表示素子は、書き込まれた表示用データに対して、異なるタイミングで順次に応答していく。低温になると液晶表示素子の応答速度が遅くなるため、遅いタイミングで応答を開始した液晶表示素子については、その応答が立ち上がりきる前にバックライト１３０が点灯してしまい、その液晶表示素子の部分は暗く表示されるために、画面全体として輝度ムラが発生してしまう。

図１１は、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式において、低温時に輝度ムラが発生する場合の動作を説明するための、各液晶表示素子の応答状態を示すタイミングチャートを示している。

図１１の各走査線上にある液晶表示素子の応答状態に示す実線は、室温などの通常の環境の温度である常温における応答状態を示しており、破線は、低温における応答状態を示している。低温になると、液晶表示素子の応答速度は遅くなるので、図１１に示すように、各液晶表示素子の応答時間は常温の場合よりも長くなる。

バックライト１３０は、映像ＨＯＬＤ期間内のＰｕの期間に点灯する。期間Ｐｕの開始時点までに全ての液晶表示素子の応答が立ち上がりきっていれば、液晶表示パネル１１０の全面に輝度ムラの無い表示がされる。

図１０に示すように、映像書き込み期間内に各走査線上にある液晶表示素子への表示用データの書き込みが順次に行われていくので、各ラインの液晶表示素子は、図１１に示すように順次に応答開始していき、各ライン毎にそれらの応答タイミングが異なる。図１１の場合には、１ライン目の液晶表示素子が最も早いタイミングで応答し、最終ライン目の液晶表示素子が最も遅いタイミングで応答する。

図１１に示すように、常温の場合には、期間Ｐｕの開始時点で全てのライン上の液晶表示素子の応答も立ち上がりきっているので、輝度ムラの無い表示がされる。

しかし、低温の場合には、期間Ｐｕの開始時点には、１ライン目および２ライン目の液晶表示素子の応答は立ち上がりきっているが、最終ライン目の液晶表示素子の応答は立ち上がりきっていない。したがって、１ライン目および２ライン目については正常な明るさで表示されるが、最終ライン目は暗く表示されてしまう。

図１２は、低温時における液晶表示パネル１１０上の表示例を示している。図１１では、下のラインほど液晶表示素子の応答タイミングが遅くなるので、低温時に液晶表示パネル１１０の全面に白表示をさせた場合、図１２に示すような輝度ムラのある表示となってしまう。

本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式において、低温時にも輝度ムラを低減させて表示できる液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
マトリックス状に配置された信号線および走査線、および前記信号線および前記走査線の交点に設けられたＯＣＢモード液晶を使用した液晶表示素子を有する液晶表示パネルと、
少なくとも１つ前の１フィールドまたは１フレーム分の表示データを一時蓄積するフレームメモリと、
前記走査線にゲート信号を供給するゲートドライバと、
１フィールドまたは１フレームの期間内に順に設けられた、黒書き込み期間、表示データ書き込み期間、および表示データＨＯＬＤ期間のうち、前記黒書き込み期間には、黒色データに対応する電圧を前記信号線に供給し、前記表示データ書き込み期間には、前記フレームメモリに一時蓄積しておいた前のフィールドまたはフレームの表示データに対応する電圧を前記信号線に供給するソースドライバと、
前記液晶表示パネルの背面に配置され、点灯することにより前記液晶表示パネルを照明するバックライトと、
前記液晶表示パネルの温度を検出する温度検出手段と、
検出された前記液晶表示パネルの温度に基づいて、前記ゲート信号がＯＮされない状態としておく前記表示データＨＯＬＤ期間のうちの、前記液晶表示パネルを照明するバックライト照明期間を決定し、前記決定されたバックライト照明期間にのみ、前記バックライトを点灯させるように制御するバックライト制御手段とを備えた液晶表示装置であって、
前記バックライト制御手段は、前記液晶表示パネルの所定の温度範囲において、検出される前記液晶表示パネルの温度が低いほど、前記表示データＨＯＬＤ期間における前記バックライトの点灯開始のタイミングが、連続的にまたは段階的に遅くなるように前記バックライト照明期間を決定する、液晶表示装置である。

また、第２の本発明は、
前記バックライト制御手段は、検出される前記液晶表示パネルの温度が前記所定の温度範囲内の温度よりも高い場合には、前記バックライト照明期間を予め決められた第１の所定期間と決定する、第１の本発明の液晶表示装置である。

また、第３の本発明は、
前記バックライト制御手段は、検出される前記液晶表示パネルの温度が前記所定の温度範囲内の温度よりも低い場合には、前記バックライト照明期間を予め決められた第２の所定期間と決定する、第１の本発明の液晶表示装置である。

また、第４の本発明は、
前記液晶表示パネルの温度と、その温度で必要な前記バックライトの点灯開始のタイミングとを関連づける照明期間決定用テーブルを備え、
前記バックライト制御手段は、前記照明期間決定用テーブルを利用して、検出された前記液晶表示パネルの温度に対応する前記バックライトの点灯開始のタイミング以降の期間内から、前記バックライト照明期間を決定する、第１の本発明の液晶表示装置である。

また、第５の本発明は、
前記その温度で必要な前記バックライトの点灯開始のタイミングを、前記表示データに対応する電圧が前記信号線に供給された後に全ての前記液晶表示素子の応答電圧値が９０％以上となるタイミングとする、第４の本発明の液晶表示装置である。

また、第６の本発明は、
前記バックライトはＬＥＤであり、
前記バックライト制御手段は、前記バックライト照明期間を短くした場合には、前記バックライトの電流を増加させて明るく点灯させるように制御する、第１の本発明の液晶表示装置である。

また、第７の本発明は、
前記バックライト制御手段は、前記バックライトへの印加電圧を増加させるように制御して前記バックライトの電流を増加させる、第６の本発明の液晶表示装置である。

本発明により、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式において、低温時にも輝度ムラを低減させて表示できる液晶表示装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。

本実施の形態１の液晶表示装置は、液晶表示パネル１０、バックライト１１、ソースドライバ１２、ゲートドライバ１３、コントローラ１４、フレームメモリ１５、入力電源１６、液晶駆動電圧発生回路１７、および温度センサー１８を備えている。

液晶表示パネル１０は、信号線と走査線がマトリックス状に配置され、それらの交点にＯＣＢモードの液晶表示素子が設けられている液晶表示パネルである。

バックライト１１は、液晶表示パネル１０の背面に配置されており、複数の短残光型の冷陰極管で液晶表示パネル１０を照明する。

フレームメモリ１５は、入力される映像信号のデータの１つ前のフィールドのデータを一時蓄積しておく記憶手段である。

入力電源１６は、バックライト１１、コントローラ１４および液晶駆動電圧発生回路１７に電力を供給し、液晶駆動電圧発生回路１７は、表示データを液晶表示パネル１０に表示させるタイミングに応じて、ソースドライバ１２およびゲートドライバ１３に供給する電圧を調整する。

ゲートドライバ１３は、液晶表示パネル１０の走査線にゲート信号を供給し、ソースドライバ１２は、液晶表示パネル１０の信号線に表示用信号に対応する電圧を供給する。

温度センサー１８は、液晶表示パネル１０の温度を検出してタイミング制御部２２に通知する。

コントローラ１４は、信号処理部２１、タイミング制御部２２、および照明期間決定テーブル２５を備えており、ソースドライバ１２は、Ｄ／Ａ変換部２３およびシフトレジスタ２４を備えている。タイミング制御部２２は、ソースドライバ１２およびゲートドライバ１３が供給する電圧の出力タイミングを制御するとともに、バックライト１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

なお、温度センサー１８が、本発明の温度検出手段の一例にあたる。また、バックライト１１のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うタイミング制御部２２が、本発明のバックライト制御手段の一例にあたる。また、照明期間決定テーブル２５が、本発明の照明期間決定用テーブルの一例にあたる。

次に、図１を用いて、本実施の形態１の液晶表示装置における表示動作について説明する。

ＲＧＢデータである映像信号は、フレームメモリ１５に一時的に蓄積されていく。

コントローラ１４の信号処理部２１は、フレームメモリ１５に蓄積されている一つ前のフィールドデータを読み込み、その映像信号に対して階調補正やガンマ補正処理を行なう。そして、信号処理部２１は、タイミング制御部２２からのスタートパルスにしたがって、その補正処理を行なった表示用のデータを１行画素分ずつソースドライバ１２のシフトレジスタ２４に転送していく。

また、信号処理部２１は、タイミング制御部２２からのスタートパルスにしたがって、
逆転移防止のための黒色のデータも１行画素分ずつシフトレジスタ２４へ転送していく。

そして、タイミング制御部２２は、ソースドライバ１２のＤ／Ａ変換部２３に対してロードパルスを出力する。Ｄ／Ａ変換部２３は、ロードパルスが入力されたタイミングに、シフトレジスタ２４に格納されたデータを１行画素分同時に取得し、Ｄ／Ａ変換して各表示用データに対応した電圧を液晶表示パネル１０の信号線に出力する。

また、このとき、タイミング制御部２２は、ゲートドライバ１３から各走査線に出力するゲート信号の出力タイミングを制御するとともに、温度センサー１８から取得した液晶表示パネル１０の温度と照明期間決定テーブル２５とに基づいて、バックライト１１のＯＮ／ＯＦＦタイミングを決定し、バックライト１１のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

次に、本実施の形態１の液晶表示装置における、バックライト１１のＯＮ／ＯＦＦタイミングの決定方法について説明する。

図２は、液晶表示パネル１０の温度と、バックライト１１の照明期間の関係を示している。

図２に破線で示す従来のバックライト照明期間３１とは、図９に示した従来の構成の液晶表示装置がバックライト１３０を点灯する期間Ｐｕを示しており、この期間Ｐｕは、液晶表示パネル１１０の温度に関係なく一定の期間である。

図２に一点鎖線で示すバックライト照明可能期間３２とは、全てのラインの液晶表示素子の応答が立ち上がりきった後の、バックライト１１を点灯できる期間を示している。このバックライト照明可能期間３２は、図１１において、最終ライン目の液晶表示素子の応答が立ち上がりきった時点から映像ＨＯＬＤ期間の最終時点（＝次のフィールドの黒書き込み期間の開始時点）までの期間を示すものである。つまり、その期間内にバックライト１１を点灯したならば、どのラインの液晶表示素子についても、同じ輝度で表示させることができる期間である。

温度が高いほど液晶表示素子の応答速度は速くなるので、このバックライト照明可能期間３２は、温度が高いほど長くなる。したがって、バックライト照明可能期間３２は、液晶表示パネル１０の温度に対して、図２に示すような関係となる。ここでは、バックライト照明可能期間３２は、全てのラインの液晶表示素子の応答電圧値が９０％以上に達した期間としている。すなわち、最終ライン目の液晶表示素子の応答レベルが９０％となった時点から、映像ＨＯＬＤ期間の最終時点までの期間を示している。

図２に実線で示すバックライト照明決定期間３３とは、本実施の形態１の液晶表示装置において、バックライト１１を点灯させる期間を示している。

バックライト照明決定期間３３は、図２に示すように、液晶表示パネル１０の温度がＴ_１からＴ_２間の温度範囲においては、バックライト照明可能期間３２の期間とし、液晶表示パネル１０の温度がＴ_２を超える温度範囲およびＴ_１を下回る温度範囲においては、それぞれＰ_２およびＰ_１の一定期間としている。

なお、Ｔ_１からＴ_２間の温度範囲が、本発明の所定の温度範囲の一例にあたる。また、期間Ｐ_１およびＰ_２が、それぞれ、本発明の第２の所定期間および第１の所定期間の一例にあたる。

期間Ｐ_２は、必要とされる輝度が得られるバックライト１１の照明期間であり、照明期間をこれ以上に長くして明るくする必要がないので、Ｔ_２を超える温度範囲では、バックライト照明決定期間３３を一定の期間Ｐ_２としている。通常使用される環境である常温時における液晶表示パネル１０の温度は、Ｔ_２を超える温度範囲の温度なので、常温付近で使用している場合に温度変化があっても液晶表示パネル１０上の表示の輝度が変化することはない。

さらに低温になってくると、最終ライン付近の液晶素子だけではなく、全てのラインの液晶表示素子に応答速度が遅くなる影響が出てくるために、画面全体の輝度ムラが目立たなくなってくる。また、バックライト１１の照明期間を短くしすぎると、画面全体の輝度が低下してしまう。そこで、Ｔ_１を下回る温度範囲では、バックライト照明決定期間３３を一定の期間Ｐ_１としている。バックライト１１の照明期間を短くすることによる輝度の低下と、全液晶表示素子における応答速度低下の影響を考慮して、Ｔ_１の温度を設定すればよい。

バックライト１１の照明期間を変化させた場合でも、バックライト１１を消灯させるタイミングは映像ＨＯＬＤ期間の最終時点であり、同じタイミングである。したがって、図２に示すバックライト照明決定期間３３からバックライト１１を点灯開始させるタイミングが決まる。

図１に示す照明期間決定テーブル２５には、温度センサー１８で検出された液晶表示パネル１０の温度と、そのそれぞれの温度に対応する、図２から求められるバックライト１１を点灯開始させるタイミングとの関係を示す情報が格納されている。

図１のタイミング制御部２２は、照明期間決定テーブル２５を用いて、温度センサー１８で検出された液晶表示パネル１０の温度から、その温度に対するバックライト１１の点灯開始タイミングを決定し、そのタイミングで点灯されるようにバックライト１１のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

次に、低温時における本実施の形態１の液晶表示装置の動作について説明する。

図３は、本実施の形態１の液晶表示装置の、常温時および低温時における各液晶表示素子の応答状態を示すタイミングチャートを示している。

各ラインの液晶表示素子の応答状態およびバックライト１１の点灯状態を示しており、実線が常温における状態を、破線が低温時における状態をそれぞれ示している。

常温時には、温度センサー１８では、図２に示すＴ_２よりも高い温度が検出される。タイミング制御部２２は、この温度センサー１８で検出された温度から、照明期間決定テーブル２５を用いてバックライト１１の点灯開始タイミングを決定する。このとき、温度センサー１８で検出された温度は、図２に示すＴ_２よりも高い温度なので、バックライト１１の照明期間がＰ_２となる点灯開始タイミングが求められる。したがって、タイミング制御部２２は、バックライト１１の照明期間がＰ_２となるタイミングでバックライト１１のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

図３に示す低温時には、温度センサー１８では、図２に示すＴ_１とＴ_２の間の温度が検出される。タイミング制御部２２は、この温度センサー１８で検出された温度から、照明期間決定テーブル２５を用いてバックライト１１の点灯開始タイミングを決定する。このとき、温度センサー１８で検出された温度は、図２に示すＴ_１とＴ_２の間の温度なので、バックライト１１の照明期間がＰ_１より長くＰ_２より短くなるような点灯開始タイミングが求められる。したがって、タイミング制御部２２は、図３の破線で示すようなタイミングでバックライト１１のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

低温時においても、図３に示すように、全てのラインの液晶表示素子の応答が９０％以上となった以降にバックライト１１を点灯させるので、液晶表示素子の応答が立ち上がりきらない状態でバックライト１１が点灯開始されることがなく、液晶表示パネル１０の画面全体に輝度ムラは発生しない。

なお、照明期間決定テーブル２５には、図２に示すバックライト照明決定期間３３に対応するバックライト点灯開始タイミングの情報を格納しておくこととしたが、照明期間決定テーブル２５に、バックライト照明可能期間３２に対応するバックライト点灯開始タイミングの情報を格納しておき、Ｔ_１を下回る温度範囲およびＴ_２を超える温度範囲の設定については、タイミング制御部２２で設定するようにしてもよい。

また、照明期間決定テーブル２５には、Ｔ_１とＴ_２間の温度範囲について、温度変化に対して連続的に対応するバックライト照明期間の関係を用いることとしたが、Ｔ_１とＴ_２間を複数の温度範囲のグループに分け、それらのグループ毎にバックライト照明期間を設定し、温度変化に対して段階的に関連づけた関係を用いてもよい。この場合、照明期間決定テーブル２５には、Ｔ_１とＴ_２間を複数の温度範囲に分けたグループ毎に、バックライトの点灯開始タイミングが関連づけられた情報が格納されることになる。

また、本実施の形態１では、照明期間決定テーブル２５に、図２に示すバックライト照明決定期間３３に対応したバックライト点灯開始タイミングの情報を格納しておくこととしたが、照明期間決定テーブル２５にはバックライト照明決定期間３３の情報を格納しておき、タイミング制御部２２が、その照明期間決定テーブル２５から得たバックライト照明期間から、バックライト１１の点灯開始タイミングを求めるようにしてもよい。

また、本実施の形態１では、照明期間決定テーブル２５を用いてバックライト１１の点灯開始タイミングを決定することとしたが、照明期間決定テーブル２５の代わりに、液晶表示パネル１０の温度からバックライト１１の点灯開始タイミングを求める計算式を用いて算出するようにしてもよい。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。

実施の形態１の液晶表示装置ではバックライトに冷陰極管を用いたのに対し、本実施の形態２では、バックライトにＬＥＤを用い、バックライトに供給する電圧を制御するようにした点が異なる。なお図４では、図１と同じ構成部分には同じ符号を用いている。

以下、実施の形態１の液晶表示装置と異なる点について説明する。

ＬＥＤバックライト１９が、液晶表示パネル１０の背面に配置されており、ＬＥＤで液晶表示パネル１０を照明する。

ＬＥＤバックライト１９には、液晶駆動電圧発生回路３７から電圧が供給されるようになっており、コントローラ１４のタイミング制御部２６は、実施の形態１のタイミング制御部２２の機能に加えて、液晶駆動電圧発生回路３７を制御することによりＬＥＤバックライト１９に供給される電圧を制御する機能を備えている。

次に、本実施の形態２の液晶表示装置における表示動作について説明する。

ＬＥＤバックライト１９のＯＮ／ＯＦＦタイミングの決定方法は、実施の形態１のバックライト１１のＯＮ／ＯＦＦタイミングの決定方法と同様であり、タイミング制御部２６が、照明期間決定テーブル２５を用いて、温度センサー１８で検出された液晶表示パネル１０の温度から決定する。

タイミング制御部２６は、決定されたＬＥＤバックライト１９の照明期間が短くなった場合には、液晶駆動電圧発生回路３７からＬＥＤバックライト１９に供給される電圧が増加するように、液晶駆動電圧発生回路３７を制御する。この際、タイミング制御部２６は、照明期間がＰ_２の場合に表示される輝度と同じ輝度で表示される大きさの電流がＬＥＤバックライト１９に流れるように、液晶駆動電圧発生回路３７からＬＥＤバックライト１９に供給される電圧を制御する。

図５は、本実施の形態２の液晶表示装置の、常温時および低温時における各液晶表示素子の応答状態を示すタイミングチャートを示している。

各ラインの液晶表示素子の応答状態およびＬＥＤバックライト１９の点灯状態を示しており、実線が常温における状態を、破線が低温時における状態をそれぞれ示している。また、ＬＥＤバックライトの点灯状態の高さの違いは、明るさの違いを示している。

実施の形態１の場合と同様に、低温時には液晶表示素子の応答速度が遅くなるので、常温時よりもＬＥＤバックライト１９の照明期間が短くなるように制御される。ＬＥＤバックライト１９の照明期間が短くなった場合には、ＬＥＤバックライト１９に流れる電流が増加するように常温時よりも大きな電圧が供給されるよう制御される。その結果、破線で示すように、ＬＥＤバックライト１９は、常温時よりも明るく発光される。

低温時にバックライトの照明期間を短くすると、表示画面全体の輝度ムラを抑制できるが、表示画面全体の輝度が低下してしまう。本実施の形態２では、バックライトにＬＥＤを用いて、バックライトの照明期間が短くなった場合にはバックライトの電流を増加させて明るく発光させることで、低温時にも輝度が低下しないようにしている。

一般にＬＥＤは熱の影響を受け易く、高温になるとデューティーを下げる等の対策をしなければならないが、本実施の形態２においてバックライトの照明期間が短くなる現象は低温時に発生する現象なので、ＬＥＤに流れる電流を常温時よりも増加させることができる。

本実施の形態２の液晶表示装置を用いることにより、低温になっても、輝度ムラなく、かつ、輝度も低下しないようにして表示させることができる。

なお、本実施の形態２では、ＬＥＤバックライト１９に流れる電流を大きくするのに、供給する電圧値を増加させることとしたが、ＬＥＤバックライト１９に流れる電流を制御できれば、その他の方法でもよい。例えば、ＬＥＤバックライト１９に直列に可変抵抗を接続し、バックライトの照明期間の長さに応じてその抵抗値を変化させて電流の大きさを制御するようにしてもよい。

以上に説明したように、本発明の液晶表示装置を用いることにより、低温時でも輝度ムラの無い表示を実現できる。

本発明にかかる液晶表示装置は、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式において、低温時にも輝度ムラを低減させて表示できる効果を有するので、ＯＣＢモード液晶を用いた液晶表示装置等に有用である。

本発明の実施の形態１の液晶表示装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１の液晶表示装置の、液晶表示パネルの温度とバックライトの照明期間の関係を示す図本発明の実施の形態１の液晶表示装置の、常温時および低温時における各液晶表示素子の応答状態を示すタイミングチャートを示す図本発明の実施の形態２の液晶表示装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態２の液晶表示装置の、常温時および低温時における各液晶表示素子の応答状態を示すタイミングチャートを示す図（ａ）ＯＣＢ液晶の、白表示の場合のベンド状態を示す図、（ｂ）ＯＣＢ液晶の、黒表示の場合のベンド状態を示す図、（ｃ）ＯＣＢ液晶のスプレイ状態を示す図従来のＯＣＢモードの液晶表示素子を用いた液晶表示装置の構成図従来の液晶表示装置における、２倍速変換による逆転移防止駆動時のタイミングチャートを示す図従来の、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式の液晶表示装置の構成図従来の、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式の液晶表示装置の動作を説明するタイミングチャートを示す図従来の、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式の液晶表示装置で、低温時に輝度ムラが発生する場合の動作を説明するための、各液晶表示素子の応答状態を示すタイミングチャートを示す図従来の、液晶表示素子が表示用データに応答している期間のみにバックライトに照明させる方式の液晶表示装置の、低温時における液晶表示パネル上の表示例を示す図

符号の説明

１０液晶表示パネル
１１バックライト
１２ソースドライバ
１３ゲートドライバ
１４コントローラ
１５フレームメモリ
１６入力電源
１７、３７液晶駆動電圧発生回路
１８温度センサー
１９ＬＥＤバックライト
２１信号処理部
２２、２６タイミング制御部
２３Ｄ／Ａ変換部
２４シフトレジスタ
２５照明期間決定テーブル
３１従来のバックライト照明期間
３２バックライト照明可能期間
３３バックライト照明決定期間

Claims

マトリックス状に配置された信号線および走査線、および前記信号線および前記走査線の交点に設けられたＯＣＢモード液晶を使用した液晶表示素子を有する液晶表示パネルと、
少なくとも１つ前の１フィールドまたは１フレーム分の表示データを一時蓄積するフレームメモリと、
前記走査線にゲート信号を供給するゲートドライバと、
１フィールドまたは１フレームの期間内に順に設けられた、黒書き込み期間、表示データ書き込み期間、および表示データＨＯＬＤ期間のうち、前記黒書き込み期間には、黒色データに対応する電圧を前記信号線に供給し、前記表示データ書き込み期間には、前記フレームメモリに一時蓄積しておいた前のフィールドまたはフレームの表示データに対応する電圧を前記信号線に供給するソースドライバと、
前記液晶表示パネルの背面に配置され、点灯することにより前記液晶表示パネルを照明するバックライトと、
前記液晶表示パネルの温度を検出する温度検出手段と、
検出された前記液晶表示パネルの温度に基づいて、前記ゲート信号がＯＮされない状態としておく前記表示データＨＯＬＤ期間のうちの、前記液晶表示パネルを照明するバックライト照明期間を決定し、前記決定されたバックライト照明期間にのみ、前記バックライトを点灯させ、他の期間ではバックライトを消灯するように制御するバックライト制御手段とを備えた液晶表示装置であって、
前記バックライト制御手段は、前記液晶表示パネルの所定の温度範囲において、検出される前記液晶表示パネルの温度が低いほど、前記表示データＨＯＬＤ期間における前記バックライトの点灯開始のタイミングが、連続的にまたは段階的に遅くなるように前記バックライト照明期間を決定する、液晶表示装置。
前記バックライト制御手段は、検出される前記液晶表示パネルの温度が前記所定の温度範囲内の温度よりも高い場合には、前記バックライト照明期間を予め決められた第１の所定期間と決定する、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記バックライト制御手段は、検出される前記液晶表示パネルの温度が前記所定の温度範囲内の温度よりも低い場合には、前記バックライト照明期間を予め決められた第２の所定期間と決定する、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記液晶表示パネルの温度と、その温度で必要な前記バックライトの点灯開始のタイミングとを関連づける照明期間決定用テーブルを備え、
前記バックライト制御手段は、前記照明期間決定用テーブルを利用して、検出された前記液晶表示パネルの温度に対応する前記バックライトの点灯開始のタイミング以降の期間内から、前記バックライト照明期間を決定する、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記その温度で必要な前記バックライトの点灯開始のタイミングを、前記表示データに対応する電圧が前記信号線に供給された後に全ての前記液晶表示素子の応答電圧値が９０％以上となるタイミングとする、請求項４に記載の液晶表示装置。
前記バックライトはＬＥＤであり、
前記バックライト制御手段は、前記バックライト照明期間を短くした場合には、前記バックライトの電流を増加させて明るく点灯させるように制御する、請求項１に記載の液晶表示装置。
前記バックライト制御手段は、前記バックライトへの印加電圧を増加させるように制御して前記バックライトの電流を増加させる、請求項６に記載の液晶表示装置。