JP2011158645A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光管を光源として用いた場合において、従来よりも表示画質を向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】蛍光管31を用いて構成されたバックライト3に対する点灯駆動と、液晶表示パネル2内の各画素30に対する映像信号の線順次書き込み駆動とを、それぞれ同期させて行う。いわゆる「Water Fallノイズ」の発生が低減もしくは回避される。また、互いに位相差φを有する4種類以上の交流信号からなるランプ駆動信号S1を周期的に切り替えて用いることにより、上記点灯駆動を行う。ランプ駆動信号S1からのノイズを含んだ映像電圧における、正極性側のノイズ成分と負極性側のノイズ成分との間の振幅差に起因した固定的な縞状の表示むらの発生が、従来よりも低減される。
【選択図】図10
【解決手段】蛍光管31を用いて構成されたバックライト3に対する点灯駆動と、液晶表示パネル2内の各画素30に対する映像信号の線順次書き込み駆動とを、それぞれ同期させて行う。いわゆる「Water Fallノイズ」の発生が低減もしくは回避される。また、互いに位相差φを有する4種類以上の交流信号からなるランプ駆動信号S1を周期的に切り替えて用いることにより、上記点灯駆動を行う。ランプ駆動信号S1からのノイズを含んだ映像電圧における、正極性側のノイズ成分と負極性側のノイズ成分との間の振幅差に起因した固定的な縞状の表示むらの発生が、従来よりも低減される。
【選択図】図10
Description
本発明は、蛍光管を用いた光源部からの照射光を利用して映像表示を行う液晶表示装置に関する。
近年、液晶TVやプラズマディスプレイ(PDP;Plasma Display Panel)に代表されるようにディスプレイの薄型化が流れとしてあり、なかでもモバイル用ディスプレイの多くは液晶系であり、忠実な色の再現性が望まれている。
液晶表示装置では、マトリクス状に配置された複数の画素内の各液晶素子に対し、一般には、表示画面上の上端から下端へと向けて垂直方向に線順次駆動動作(線順次書き込み動作)を行うようになっている。そして、通常は30〜240Hz程度のフレーム周波数によって1画面(1フレーム)を構成している。
液晶表示装置における光源部(バックライト)としては、CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp;冷陰極管)やHCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp;熱陰極管)等の蛍光管、あるいは発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode)を用いたものなどが提案されている。
これらのうち、光源部として蛍光管を用いた液晶表示装置では、光源部に対する点灯駆動と、各画素に対する映像信号の線順次書き込み駆動とが互いに同期していなかったため、以下のようなランプ電界の影響による表示むらが生じてしまうという問題があった。すなわち、この場合、時間軸上において、各水平ライン上における点灯駆動信号(ランプ駆動信号)のノイズ成分が随時変動していくため、このノイズ成分の影響による表示の明領域と暗領域とが流れて見えることになる。このような点灯駆動信号からのノイズに起因した動的な縞状の表示むらは、「Water Fallノイズ」と呼ばれている。
そこで、例えば特許文献1には、上記点灯駆動と映像信号の線順次書き込み駆動とを互いに同期させて行うことにより、Water Fallノイズを低減するようにした手法が提案されている。
この特許文献1の手法では、位相差が180°の関係にある2種類の点灯駆動信号を用いて、点灯駆動と線順次書き込み駆動との同期駆動を行っている。ところが、この手法によって、上記したWater Fallノイズは確かに低減するものの、これとは別に、静的(固定的)な縞状の表示むらが発生してしまうという問題があった。これは、点灯駆動信号からのノイズを含んだ映像信号の駆動電圧における、正極性側のノイズ成分と負極性側のノイズ成分との間の電圧差(振幅差)に起因して発生するものと考えられる。
このようにして、従来の手法では、蛍光管を光源として用いた液晶表示装置において、点灯駆動信号からのノイズ成分に起因した表示画質の低下に対する改善効果が不十分であったため、更なる改善が望まれていた。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、蛍光管を光源として用いた場合において、従来よりも表示画質を向上させることが可能な液晶表示装置を提供することにある。
本発明の液晶表示装置は、蛍光管を用いて構成された光源部と、複数の画素を含んで構成され、光源部から照射される光を映像信号に基づいて変調することにより映像表示を行う液晶表示パネルと、光源部に対する点灯駆動と、液晶表示パネル内の各画素に対する映像信号の線順次書き込み駆動とをそれぞれ同期させて行う駆動部とを備えたものである。この駆動部は、互いに位相差を有する4種類以上の交流信号からなる点灯駆動信号を周期的に切り替えて用いることにより、点灯駆動を行う。
本発明の液晶表示装置では、蛍光管を用いて構成された光源部に対する点灯駆動と、液晶表示パネル内の各画素に対する映像信号の線順次書き込み駆動とがそれぞれ同期して行われることにより、点灯駆動信号からのノイズに起因した動的な縞状の表示むら(いわゆる「Water Fallノイズ」)の発生が、低減もしくは回避される。また、互いに位相差を有する4種類以上の交流信号からなる点灯駆動信号が、周期的に切り替えられて点灯駆動が行われることにより、点灯駆動信号からのノイズを含んだ映像信号の駆動電圧において、正極性側のノイズ成分と負極性側のノイズ成分との間の電圧差(振幅差)が、従来と比べて小さくなる。これにより、このような正極性側のノイズ成分と負極性側のノイズ成分との間の振幅差に起因した静的(固定的)な縞状の表示むらの発生が、従来よりも低減される。
本発明の液晶表示装置によれば、蛍光管を用いて構成された光源部に対する点灯駆動と、各画素に対する映像信号の線順次書き込み駆動とをそれぞれ同期させて行うようにしたので、いわゆる「Water Fallノイズ」の発生を低減もしくは回避することができる。また、互いに位相差を有する4種類以上の交流信号からなる点灯駆動信号を周期的に切り替えて点灯駆動を行うようにしたので、点灯駆動信号からのノイズを含んだ映像信号の駆動電圧における正極性側のノイズ成分と負極性側のノイズ成分との間の振幅差に起因した固定的な縞状の表示むらの発生を、従来よりも低減することができる。よって、蛍光管を光源として用いた場合において、従来よりも表示画質を向上させることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態(位相差を有する4種類以上の点灯駆動信号を用いた液晶表示装置の例)
2.変形例
1.実施の形態(位相差を有する4種類以上の点灯駆動信号を用いた液晶表示装置の例)
2.変形例
<実施の形態>
[液晶表示装置の全体構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置(液晶表示装置1)のブロック構成を表すものである。液晶表示装置1はいわゆる透過型の液晶表示装置であり、バックライト3(光源部)と、透過型の液晶表示パネル2とを備えている。この液晶表示装置1はまた、画像処理部41、タイミング制御部42、バックライト駆動部50、データドライバ51およびゲートドライバ52を備えている。これらのうち、タイミング制御部42、バックライト駆動部50、データドライバ51およびゲートドライバ52が、本発明における「駆動部」の一具体例に対応している。
[液晶表示装置の全体構成]
図1は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置(液晶表示装置1)のブロック構成を表すものである。液晶表示装置1はいわゆる透過型の液晶表示装置であり、バックライト3(光源部)と、透過型の液晶表示パネル2とを備えている。この液晶表示装置1はまた、画像処理部41、タイミング制御部42、バックライト駆動部50、データドライバ51およびゲートドライバ52を備えている。これらのうち、タイミング制御部42、バックライト駆動部50、データドライバ51およびゲートドライバ52が、本発明における「駆動部」の一具体例に対応している。
バックライト3は、液晶表示パネル2に対して光を照射する光源であり、ここでは複数の蛍光管(後述する蛍光管31)を用いて構成されている。なお、このバックライト3の詳細構成については後述する(図3)。
液晶表示パネル2は、後述するゲートドライバ52から供給される駆動信号に従って、後述するデータドライバ51から供給される映像電圧に基づいてバックライト3から照射される光を変調することにより、入力映像信号Dinに基づく映像表示を行うものである。この液晶表示パネル2は、全体としてマトリクス状に配列された複数の画素20を含んでいる。
図2は、各画素20内の画素回路の回路構成例を表したものである。画素20は、液晶素子22、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)素子21および補助容量素子23を有している。この画素20には、駆動対象の画素を線順次で選択するためのゲート線Gと、駆動対象の画素に対して映像電圧(データドライバ51から供給される映像電圧)を供給するためのデータ線Dと、補助容量線Csとが接続されている。
液晶素子22は、データ線DからTFT素子21を介して一端に供給される映像電圧に応じて、表示動作を行うものである。この液晶素子22は、例えばVA(Vertical Alignment)モードやTN(Twisted Nematic)モードの液晶よりなる液晶層(図示せず)を、一対の電極(図示せず)で挟み込んだものである。液晶素子22における一対の電極のうちの一方(一端)は、TFT素子21のドレインおよび補助容量素子23の一端に接続され、他方(他端)は接地されている。補助容量素子23は、液晶素子22の蓄積電荷を安定化させるための容量素子である。この補助容量素子23の一端は、液晶素子22の一端およびTFT素子21のドレインに接続され、他端は補助容量線Csに接続されている。TFT素子21は、液晶素子22および補助容量素子23の一端同士に対して映像電圧を供給するためのスイッチング素子であり、MOS−FET(Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor)により構成されている。このTFT素子21のゲートはゲート線G、ソースはデータ線Dにそれぞれ接続されると共に、ドレインは液晶素子22および補助容量素子23の一端同士に接続されている。
画像処理部41は、外部から入力される入力映像信号Dinに対して所定の画像処理(例えば、コントラスト改善処理や鮮鋭度改善処理、オーバードライブ処理など)を行い、そのような画像処理後の映像信号をタイミング制御部42へ出力するものである。
タイミング制御部42は、バックライト駆動部50、ゲートドライバ52およびデータドライバ51における駆動タイミングを制御すると共に、画像処理部41から入力される画像処理後の映像信号をデータドライバ51へ供給するものである。具体的には、バックライト駆動部50におけるバックライト3に対する点灯駆動と、液晶表示パネル2内の各画素20に対する映像信号の書き込み駆動(線順次書き込み駆動)とが互いに同期するように、それぞれの駆動を制御している。また、タイミング制御部42は、映像信号の駆動電圧の極性(正極性および負極性)を反転させつつ、上記線順次書き込み駆動を行っている(例えば、フレーム反転駆動、ライン反転駆動またはドット反転駆動を行っている)。なお、これらの駆動のうち、詳細は後述するが、バックライト駆動部50における点灯駆動の制御(後述するランプ駆動信号S1の制御)は、制御信号S0を用いて行うようになっている。
ゲートドライバ52は、タイミング制御部42によるタイミング制御に従って、液晶表示パネル2内の各画素20に対し、前述したゲート線Gに沿って線順次書き込み駆動を行うものである。
データドライバ51は、液晶表示パネル2の各画素20へそれぞれ、タイミング制御部42から供給される映像信号に基づく映像電圧を供給するものである。具体的には、この映像信号に対してD/A(デジタル/アナログ)変換を施すことにより、アナログ信号である映像信号(上記映像電圧)を生成し、各画素20へ出力するようになっている。
バックライト駆動部50は、タイミング制御部42によるタイミング制御に従って、バックライト3の点灯動作(発光動作)を制御するものである。具体的には、タイミング制御部42から供給される制御信号S0に従い、後述するランプ駆動信号S1(点灯駆動信号)を用いてバックライト3に対する点灯駆動を行っている。なお、このバックライト駆動部50の詳細構成については後述する(図3)。
[バックライト駆動部50およびバックライト3の詳細構成]
図3は、バックライト駆動部50およびバックライト3の詳細構成例をブロック図で表したものである。
図3は、バックライト駆動部50およびバックライト3の詳細構成例をブロック図で表したものである。
(バックライト3)
バックライト3は、例えば、並んで配置された複数の蛍光管31(例えば、CCFLやHCFLなど)からなる光源を含んで構成されており、いわゆる直下型のバックライトとなっている。各蛍光管31は、図示しない放電管および電極を含んで構成されている。放電管は、例えばガラス等により構成されており、その内部に、図示しない蛍光体層および放電ガス(例えば、ネオン(Ne),アルゴン(Ar),水銀(Hg)など)が封入されている。これにより、電極から放電管を介して放電がなされるようになっている。
バックライト3は、例えば、並んで配置された複数の蛍光管31(例えば、CCFLやHCFLなど)からなる光源を含んで構成されており、いわゆる直下型のバックライトとなっている。各蛍光管31は、図示しない放電管および電極を含んで構成されている。放電管は、例えばガラス等により構成されており、その内部に、図示しない蛍光体層および放電ガス(例えば、ネオン(Ne),アルゴン(Ar),水銀(Hg)など)が封入されている。これにより、電極から放電管を介して放電がなされるようになっている。
(バックライト駆動部50)
バックライト駆動部50は、インバータ回路501を含んで構成されている。このインバータ回路501は、タイミング制御部42から供給される制御信号S0に従い、ランプ駆動信号S1を用いてバックライト3内の各蛍光管31に対する点灯駆動を行うものである。具体的には、ランプ駆動信号S1に基づいて、液晶表示パネル2内の各画素20に対する映像信号の線順次書き込み駆動と同期した点灯駆動を行っている。
バックライト駆動部50は、インバータ回路501を含んで構成されている。このインバータ回路501は、タイミング制御部42から供給される制御信号S0に従い、ランプ駆動信号S1を用いてバックライト3内の各蛍光管31に対する点灯駆動を行うものである。具体的には、ランプ駆動信号S1に基づいて、液晶表示パネル2内の各画素20に対する映像信号の線順次書き込み駆動と同期した点灯駆動を行っている。
このランプ駆動信号S1は、図中に示したように交流信号(ここでは正弦波信号)からなり、後述するように、互いに位相差φを有する4種類以上(例えば、4種類、8種類または16種類)の信号が周期的に切り替えられてなるものである。言い換えると、インバータ回路501は、このような、互いに位相差φを有する4種類以上の交流信号からなるランプ駆動信号S1を周期的に切り替えて用いることにより、バックライト3内の各蛍光管31に対する点灯駆動を行うようになっている。
[液晶表示装置の作用・効果]
続いて、本実施の形態の液晶表示装置1の作用および効果について説明する。
続いて、本実施の形態の液晶表示装置1の作用および効果について説明する。
(1.表示動作の概要)
この液晶表示装置1では、図1に示したように、まず、画像処理部41が入力映像信号Dinに対し、前述した所定の画像処理を行い、画像処理後の映像信号を生成する。この画像処理後の映像信号は、タイミング制御部42を介してデータドライバ51へ供給される。データドライバ51は、この画像処理後の映像信号に対してD/A変換を施し、アナログ信号である映像電圧を生成する。そして、ゲートドライバ52およびデータドライバ51から出力される各画素20への駆動電圧により、表示駆動動作がなされる。
この液晶表示装置1では、図1に示したように、まず、画像処理部41が入力映像信号Dinに対し、前述した所定の画像処理を行い、画像処理後の映像信号を生成する。この画像処理後の映像信号は、タイミング制御部42を介してデータドライバ51へ供給される。データドライバ51は、この画像処理後の映像信号に対してD/A変換を施し、アナログ信号である映像電圧を生成する。そして、ゲートドライバ52およびデータドライバ51から出力される各画素20への駆動電圧により、表示駆動動作がなされる。
具体的には、図2に示したように、ゲートドライバ52からゲート線Gを介して供給される選択信号に応じて、TFT素子21のオン・オフ動作が切り替えられる。これにより、データ線Dと液晶素子22および補助容量素子23との間が選択的に導通される。その結果、データドライバ51から供給される映像電圧が液晶素子22へと供給され、線順次の表示駆動動作(線順次書き込み駆動動作)がなされる。なお、この際、液晶表示パネル2におけるいわゆる焼き付け現象等を抑えるため、上記映像電圧の極性が反転されつつ、そのような線順次書き込み駆動がなされる。
この線順次書き込み駆動動作は、詳細には、例えば図4に示したようにして行われる。この図4は、ゲートドライバ52から各ゲート線Gへ出力される走査信号(1ライン目から最終ライン目まで)を表したものである。このように、液晶表示パネル2内の各画素20では、1ライン(水平ライン)目から最終ライン目へと向けて(垂直(V)方向に沿って)、すなわち、例えば表示画面の上端から下端へと向けて、線順次書き込み駆動がなされる。なお、この際、1画面を形成する期間(図中の1フレーム期間Tfrm)に対応するフレーム周波数は、例えば30〜240Hz程度である。
一方、バックライト駆動部50では、図3に示したように、インバータ回路501が、タイミング制御部42から供給される制御信号S0に基づいて、上記線順次書き込み駆動と同期した点灯駆動を行う。具体的には、インバータ回路501は、制御信号S0に基づいてランプ駆動信号S1を生成し、このランプ駆動信号S1を用いてバックライト3内の各蛍光管31に対する点灯駆動を行う。これにより、各蛍光管31において以下詳述する点灯動作がなされ、その結果、バックライト3から照明光が射出される。
そして、映像電圧が供給された画素20では、バックライト3からの照明光が液晶表示パネル2において変調され、表示光として出射される。これにより、入力映像信号Dinに基づく映像表示が、液晶表示装置1において行われる。
(2.表示動作の詳細)
次に、図5〜図15を参照して、本発明の特徴的部分の1つである、タイミング制御部42によるランプ駆動信号S1の制御動作について、比較例(比較例1,2)と比較しつつ詳細に説明する。
次に、図5〜図15を参照して、本発明の特徴的部分の1つである、タイミング制御部42によるランプ駆動信号S1の制御動作について、比較例(比較例1,2)と比較しつつ詳細に説明する。
(比較例1)
図5は、比較例1に係る従来のランプ駆動信号(ランプ駆動信号S101)のタイミング波形を、液晶表示パネル2における水平ライン(ここでは、1ライン目〜5ライン目)の位置と併せて表したものである。
図5は、比較例1に係る従来のランプ駆動信号(ランプ駆動信号S101)のタイミング波形を、液晶表示パネル2における水平ライン(ここでは、1ライン目〜5ライン目)の位置と併せて表したものである。
この比較例1のランプ駆動信号S101では、バックライト3に対する点灯駆動が、各画素20に対する線順次書き込み駆動と同期していないものとなるように構成されている。すなわち、比較例1では、バックライト3に対する点灯駆動と各画素20に対する線順次書き込み駆動とが、互いに非同期となっている。
したがって、この比較例1では、これらの駆動同士が互いに非同期となっていることにより、以下のようなランプ電界の影響による表示むらが生じてしまう。すなわち、この場合、時間軸上において、各水平ライン上におけるランプ駆動信号S101のノイズ成分が随時変動していくため、このノイズ成分の影響による表示の明領域と暗領域とが流れて見えることになる(図中の矢印参照)。このような点灯駆動信号からのノイズに起因した動的な縞状の表示むらは、「Water Fallノイズ」と呼ばれる。
(比較例2)
一方、図6に示した比較例2に係る従来のランプ駆動信号(ランプ駆動信号S201)では、上記比較例1のランプ駆動信号S101とは異なり、バックライト3に対する点灯駆動が、各画素20に対する線順次書き込み駆動と同期したものとなるように構成されている。すなわち、この比較例2では、バックライト3に対する点灯駆動と各画素20に対する線順次書き込み駆動とが、互いに同期したものとなっている。
一方、図6に示した比較例2に係る従来のランプ駆動信号(ランプ駆動信号S201)では、上記比較例1のランプ駆動信号S101とは異なり、バックライト3に対する点灯駆動が、各画素20に対する線順次書き込み駆動と同期したものとなるように構成されている。すなわち、この比較例2では、バックライト3に対する点灯駆動と各画素20に対する線順次書き込み駆動とが、互いに同期したものとなっている。
具体的には、比較例2のランプ駆動信号S201は、例えば図6および図7に示したように、位相差φが180°の関係にある2種類のランプ駆動信号(φ=0°(基準),180°の2種類の信号)により構成されている。そして、このような2種類の信号からなるランプ駆動信号S201を用いて、上記した点灯駆動と線順次書き込み駆動との同期駆動がなされる。これにより、上記比較例1と比べ、ランプ駆動信号S201からのノイズに起因した動的な縞状の表示むら(上記したWater Fallノイズ)の発生が低減される。
ところが、この比較例2の手法によりWater Fallノイズは確かに低減するものの、これとは別に、以下説明するように、静的(固定的)な縞状の表示むらが発生してしまう。
ここで、図8は、比較例2におけるランプ駆動信号S201を、データドライバ51から各画素20へ出力される映像信号と共にタイミング波形図で表したものであり、ある水平ライン内の1つの画素20について示している。なお、ここでは、液晶表示パネル2がいわゆるノーマリーブラックの液晶パネルであり、映像電圧の極性が反転されつつ線順次書き込み駆動がなされる場合について説明する。
具体的には、まず、映像電圧の線順次書き込み駆動では、1フレーム期間Tfrmごとにその極性が正極性と負極性とで反転している。一方、ランプ駆動信号S201(によるノイズ成分)の極性は、2フレーム期間(2×Tfrm)ごとに、負極性(位相差φ=0°または180°の信号)と正極性(位相差φ=180°または0°の信号)との間で反転している。すなわち、比較例2では、4フレーム期間(4×Tfrm)を1周期として、バックライト3に対する点灯駆動と各画素20に対する線順次書き込み駆動との同期駆動がなされている。
このとき、ランプ駆動信号S201によるノイズ成分の方向(ノイズ成分による映像電圧の影響の方向)は、図8中および以下の表1に示したようになる。すなわち、まず、ランプ駆動信号S201(によるノイズ成分)の極性が正方向(+方向)の場合には、映像信号の書き込み極性が正方向のときは、映像電圧が電位大となる方向に影響するため、表示輝度が、ノイズ成分によってより明るくなる方向へ変化する。また、逆に映像信号の書き込み極性が負方向(−方向)のときは、映像電圧が電位小となる方向に影響するため、表示輝度が、ノイズ成分によってより暗くなる方向へ変化する。一方、ランプ駆動信号S201(によるノイズ成分)の極性が負方向の場合には、映像信号の書き込み極性が正方向のときは、映像電圧が電位小となる方向に影響するため、表示輝度が、ノイズ成分によってより暗くなる方向へ変化する。また、逆に映像信号の書き込み極性が負方向のときは、映像電圧が電位大となる方向に影響するため、表示輝度が、ノイズ成分によってより明るくなる方向へ変化する。
このようにして、比較例2では、1周期(4フレーム期間(4×Tfrm))において、ランプ駆動信号S201からのノイズに起因した表示輝度の暗変化と明変化とが相殺されることにより、上記比較例1と比べてWater Fallノイズの発生が低減される(ほぼ見えなくなる)。
ところが、この比較例2では、以下説明する理由により、ランプ駆動信号S201からのノイズを含んだ映像電圧における、正極性側のノイズ成分と負極性側のノイズ成分との間の電圧差(振幅差)に起因して、静的(固定的)な縞状の表示むらが発生してしまう。
すなわち、例えば図9(A)中に示したランプ駆動信号S201(位相差φ=0°または180°の信号)において、信号の振幅が大きいときと振幅が小さいときとでは、正極性側のノイズ成分と負極性側のノイズ成分との振幅差が、完全には0(ゼロ)とはならない場合が生じるのである。これは、例えば図9(B)に示したように、一般的な液晶では、光の透過率(T)と印加電圧(映像電圧)(V)との関係を示すカーブ(いわゆるVTカーブ)が、リニアではない(非線形の特性を示す)ことによるものである。具体的には、映像電圧の範囲によっては、図9(B)中の点P0〜P2および矢印P3で示したように、ランプ駆動信号S201の振幅中心(点P0)に対応する透過率と、振幅大のとき(点P1)に対応する透過率と振幅大のとき(点P1)に対応する透過率と振幅小のとき(点P2)に対応する透過率との平均(平均透過率)とが、異なる場合が生じる。なお、ここでは、振幅中心に対応する透過率と比べて、振幅大のときと振幅小のときとの平均透過率のほうが大きくなっているため(矢印P3参照)、このような比較例2の手法により、固定的な明方向の表示輝度の変動が生じることになる。このようにして、比較例2では、固定的な明方向および暗方向の表示輝度変動、すなわち、静的(固定的)な縞状の表示むらが発生してしまうのである。
(実施の形態のランプ駆動信号S1の制御動作)
そこで、本実施の形態では、例えば図10および図11に示したようにして、タイミング制御部42によるランプ駆動信号S1の制御動作を行っている。これにより、上記比較例2と同様にしてWater Fallノイズの発生を低減もしくは回避しつつ、上記比較例2において発生する固定的な縞状の表示むらの発生を低減するようにしている。以下、このようなランプ駆動信号S1の制御動作について詳細に説明する。
そこで、本実施の形態では、例えば図10および図11に示したようにして、タイミング制御部42によるランプ駆動信号S1の制御動作を行っている。これにより、上記比較例2と同様にしてWater Fallノイズの発生を低減もしくは回避しつつ、上記比較例2において発生する固定的な縞状の表示むらの発生を低減するようにしている。以下、このようなランプ駆動信号S1の制御動作について詳細に説明する。
まず、本実施の形態においても上記比較例2と同様に、ランプ駆動信号S1において、バックライト3に対する点灯駆動が各画素20に対する線順次書き込み駆動と同期したものとなるように構成されている。すなわち、本実施の形態においても、バックライト3に対する点灯駆動と各画素20に対する線順次書き込み駆動とが、互いに同期したものとなっている。そして、以下説明する4種類の信号からなるランプ駆動信号S1を用いて、上記した点灯駆動と線順次書き込み駆動との同期駆動がなされる。これにより、本実施の形態においても上記比較例1と比べ、ランプ駆動信号S1からのノイズに起因した動的な縞状の表示むら(上記したWater Fallノイズ)の発生が低減される。
また、本実施の形態ではこれに加え、図10および図11に示したように、交流信号(正弦波信号)からなるランプ駆動信号S1が、互いに位相差φを有する4種類以上(ここでは4種類)の信号が周期的に切り替えられてなるように構成されている。言い換えると、インバータ回路501では、このような互いに位相差φを有する4種類以上の交流信号からなるランプ駆動信号S1を周期的に切り替えて用いることにより、バックライト3内の各蛍光管31に対する点灯駆動を行う。
具体的には、まず、例えば図10に示したように、ここではランプ駆動信号S1は、位相差φが90°の関係(位相関係)にある4種類のランプ駆動信号(φ=0°(基準),90°,180°,270°の4種類の信号)により構成されている。すなわち、例えば図11(A)に示した比較例2と同様の2種類の信号(φ=0°,180°の信号)に加え、例えば図11(B)に示したような2種類の信号(φ=90°,270°の信号)を用いて点灯駆動を行っている。
また、本実施の形態では、上記比較例2と同様に、映像電圧の線順次書き込み駆動において、1フレーム期間Tfrmごとにその極性が正極性と負極性とで反転している。一方、比較例2とは異なり、8フレーム期間(8×Tfrm)を1周期として、バックライト3に対する点灯駆動と各画素20に対する線順次書き込み駆動との同期駆動がなされている。すなわち、ランプ駆動信号S1(によるノイズ成分)の極性は、図10中に示したように、まず、2フレーム期間(2×Tfrm)ごとに、負極性(位相差φ=0°または180°の信号)と正極性(位相差φ=180°または0°の信号)との間で反転している。また、2フレーム期間(2×Tfrm)ごとに、負極性(位相差φ=90°または270°の信号)と正極性(位相差φ=270°または90°の信号)との間で反転している。そして、4フレーム期間(2×Tfrm)ごとに、このようなφ=0°,180°の2種類の信号とφ=90°,270°の信号との間での切り替えがなされることにより、8フレーム期間(8×Tfrm)が1周期となっている。
このようにして本実施の形態では、互いに位相差φを有する4種類以上の交流信号からなるランプ駆動信号S1が周期的に切り替えられて、点灯駆動が行われる。これにより、ランプ駆動信号S1からのノイズを含んだ映像電圧において、正極性側のノイズ成分と負極性側のノイズ成分との間の電圧差(平均振幅差)が、上記比較例2と比べて小さくなる。言い換えると、このようなノイズ成分が、時間軸上においてより分散され易くなる。したがって、このような正極性側のノイズ成分と負極性側のノイズ成分との間の平均振幅差に起因した固定的な縞状の表示むらの発生が、比較例2と比べて低減される。
ここで、図12は、本実施の形態の実施例1〜3および上記比較例2に係る複数種類の信号からなるランプ駆動S1における、信号間の位相差φと平均振幅差との関係を示したものである。具体的には、実施例1は、上記したように、ランプ駆動信号S1として、位相差φ=0°,90°,180°,270°からなる位相関係を有する4種類の信号を用いた場合を示している。実施例2は、ランプ駆動信号S1として、位相差φ=0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°からなる位相関係を有する8種類の信号を用いた場合を示している。実施例3は、ランプ駆動信号S1として、位相差φ=0°,22.5°,45°,67.5°,90°,112.5°,135°,157.5°,180°,200.5°,225°,247.5°,270°,292.5°,315°,337.5°からなる位相関係を有する16種類の信号を用いた場合を示している。一方、比較例2は、前述したように、ランプ駆動信号S201として、位相差φ=0°,180°からなる位相関係を有する2種類の信号を用いた場合を示している。
なお、例えば実施例1に係る信号間の位相差φと平均振幅差との関係は、例えば図13に示したようにして求めている。まず、図中の比較例2のように、正弦波からなるランプ駆動信号S201の振幅中心に対し、正極性側および負極性側の絶対値をそれぞれ算出する。次に、この比較例2の特性において、位相を90°ずらすと共に、この位相をずらした特性と比較例2の特性とにおける振幅値同士を加算する。そして、この加算した特性における最小値を減算することにより、図中の実施例1の特性を得ている。なお、同様に実施例2では、0°,45°,90°,135°の位相ずらしを行ったのちに加算することにより求めており、実施例3では、0°,22.5°,45°,67.5°,90°,112.5°,135°157.5°の位相ずらしを行ったのちに加算することにより求めている。
図12および以下の表2により、2種類の位相差φからなる位相差関係を有する信号からなる比較例2と比べ、4種類以上の位相差φからなる位相差関係を有する信号からなる実施例1〜3のほうが、平均振幅差が小さくなっていることが分かる。また、実施例1〜3の中でも、実施例1(4種類)、実施例2(8種類)および実施例3(16種類)の順に、すなわち、位相差φの種類(位相数)が増加するのに応じて、平均振幅差が次第に小さくなっていることも分かる。
ただし、このように、位相差φの種類(位相数)が増加するのに応じて平均振幅差が小さくなり、それに伴って平均振幅差に起因した固定的な縞状の表示むらの発生が低減されるものの、点灯駆動の際の1周期が10Hz程度を下回ると、以下の問題も生じ得る。すなわち、1周期が10Hz程度を下回ると、固定的な縞状の表示むらにおける明暗の周期が低周期となるため、ちらつきとして人間の目に見え易くなる。そのため、例えば同期駆動の際のフレーム周波数=60Hzのときには、8種類の位相差φを用いた場合、明暗の周期が(60/8)=7.5Hz(<10Hz)となり、ちらつきが見えてしまう。したがって、この場合には、明暗の周期が10Hz以上となる4種類の位相差φを用いたランプ駆動信号S1を適用すべきであると言える。
このことから、一般的なフレーム周波数と、ランプ駆動信号S1における好ましい位相数(位相差φの種類)との関係をまとめると、例えば以下の表3に示したようになる。すなわち、フレーム周波数が60Hz付近である場合には、4種類の位相数を用いたランプ駆動信号S1を、フレーム周波数が120Hz付近である場合には、8種類の位相数を用いたランプ駆動信号S1を、フレーム周波数が240Hz付近である場合には、16種類の位相数を用いたランプ駆動信号S1を、周期的に切り替えて用いるようにするのが好ましいと言える。
また、このような本実施の形態のランプ駆動信号S1では、前後のフレーム期間Tfrmにおいて、以下説明するようにして位相合わせ(1水平ライン目での位相合わせ)を行うようにするのが好ましい。
具体的には、まず、例えば図14に示したように、タイミング制御部42は、各フレーム期間Tfrm内の垂直ブランク期間(Vブランク期間)T2において、次のフレーム期間Tfrm内の有効表示期間T1において用いられるランプ駆動信号S1の位相合わせを行うのが好ましい。これは、有効表示期間T1内においてランプ駆動信号S1の位相合わせを行うと、それに伴ってバックライト3の明るさが変化してしまうからである。この点、Vブランク期間T2内においてランプ駆動信号S1の位相合わせを行った場合、そのようなバックライト3の明るさの変化を回避することができる。なお、このような位相合わせ期間は、Vブランク期間T2中の任意の期間(例えば、Vsync〜表示開始エリア等のいずれかの期間)内に設けることが可能である。
ただし、この場合において、例えば図14中の符号P11で示したように、Vブランク期間T2内でランプ駆動用信号S1(制御信号S0)の周波数を急激に変化させた場合、インバータ回路501等の回路に負荷変動が発生し、信頼性に影響を及ぼしてしまう。
そこで、例えば図15中の符号P12および矢印で示したように、タイミング制御部42では、Vブランク期間T2内において、ランプ駆動信号S1(制御信号S0)の周波数を徐々に変化させることにより、ランプ駆動信号S1の位相合わせを行うようにするのがより好ましいと言える。これにより、図14に示したような、Vブランク期間T2内でのランプ駆動用信号S1(制御信号S0)の急激な周波数変化を抑え、信頼性を確保することが可能となる。
以上のように本実施の形態では、蛍光管31を用いて構成されたバックライト3に対する点灯駆動と、液晶表示パネル2内の各画素30に対する映像信号の線順次書き込み駆動とをそれぞれ同期させて行うようにしたので、いわゆる「Water Fallノイズ」の発生を低減もしくは回避することができる。また、互いに位相差φを有する4種類以上の交流信号からなるランプ駆動信号S1を周期的に切り替えて点灯駆動を行うようにしたので、ランプ駆動信号S1からのノイズを含んだ映像電圧における正極性側のノイズ成分と負極性側のノイズ成分との間の振幅差に起因した固定的な縞状の表示むらの発生を、従来よりも低減することができる。よって、蛍光管を光源として用いた場合において、従来よりも表示画質を向上させることが可能となる。
<変形例>
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態において説明したランプ駆動信号S1における位相差φの種類や値としてはそれぞれ、4種類以上であれば任意のものを用いることが可能である。
また、上記実施の形態では、蛍光管を用いたバックライトとして、いわゆる直下型のものを例に挙げて説明したが、本発明が適用されるバックライト(光源部)の種類はこれには限られない。すなわち、例えば、導光板を用いたいわゆるエッジライト型のバックライト等の他の種類の光源についても、本発明を適用することが可能である。
更に、上記実施の形態では、映像信号の駆動電圧の極性を反転させつつ線順次書き込み駆動を行う場合について説明したが、本発明は、そのような極性反転を行わない線順次書き込み駆動を行う場合についても適用することが可能である。
加えて、上記実施の形態において説明したタイミング制御部42によるバックライト駆動部50の制御動作は、ハードウェア(回路)で行われるようにしてもよいし、ソフトウェア(プログラム)で行われるようにしてもよい。
1…液晶表示装置、2…液晶表示パネル、20…画素、21…TFT素子、22…液晶素子、23…補助容量素子、3…バックライト、31…蛍光管、41…画像処理部、42…タイミング制御部、50…バックライト駆動部、501…インバータ回路、51…データドライバ、52…ゲートドライバ、Din…入力映像信号、D…データ線、G…ゲート線、Cs…補助容量線、S0…制御信号、S1…ランプ駆動信号、Tfrm…1フレーム期間、T1…有効表示期間、T2…Vブランク期間、φ…位相差。
Claims (7)
- 蛍光管を用いて構成された光源部と、
複数の画素を含んで構成され、前記光源部から照射される光を映像信号に基づいて変調することにより映像表示を行う液晶表示パネルと、
前記光源部に対する点灯駆動と、前記液晶表示パネル内の各画素に対する前記映像信号の線順次書き込み駆動とを、それぞれ同期させて行う駆動部と
を備え、
前記駆動部は、互いに位相差を有する4種類以上の交流信号からなる点灯駆動信号を周期的に切り替えて用いることにより、前記点灯駆動を行う
液晶表示装置。 - 前記駆動部は、互いに位相差を有する4種類、8種類または16種類の前記点灯駆動信号を、周期的に切り替えて用いる
請求項1に記載の液晶表示装置。 - 前記駆動部は、
同期駆動の際のフレーム周波数が60Hz付近である場合には、4種類の前記点灯駆動信号を周期的に切り替えて用い、
同期駆動の際のフレーム周波数が120Hz付近である場合には、8種類の前記点灯駆動信号を周期的に切り替えて用い、
同期駆動の際のフレーム周波数が240Hz付近である場合には、16種類の前記点灯駆動信号を周期的に切り替えて用いる
請求項2に記載の液晶表示装置。 - 前記駆動部は、
前記4種類の点灯駆動信号として、位相差φ=0°,90°,180°,270°からなる位相関係を有する点灯駆動信号を用い、
前記8種類の点灯駆動信号として、位相差φ=0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°からなる位相関係を有する点灯駆動信号を用い、
前記16種類の点灯駆動信号として、位相差φ=0°,22.5°,45°,67.5°,90°,112.5°,135°,157.5°,180°,200.5°,225°,247.5°,270°,292.5°,315°,337.5°からなる位相関係を有する点灯駆動信号を用いる
請求項2に記載の液晶表示装置。 - 前記駆動部は、各フレーム期間内の垂直ブランク期間において、次のフレーム期間内の有効表示期間において用いられる前記点灯駆動信号の位相合わせを行う
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 - 前記駆動部は、前記垂直ブランク期間内において、前記点灯駆動信号の周波数を徐々に変化させることにより、前記点灯駆動信号の位相合わせを行う
請求項5に記載の液晶表示装置。 - 前記駆動部は、前記映像信号の駆動電圧の極性を反転させつつ、前記線順次書き込み駆動を行う
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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JP2010019252A JP2011158645A (ja) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | 液晶表示装置 |
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-
2010
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