JP4068317B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の発光色をもつバックライトを用いてカラー表示を行うカラー液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
透過型の液晶表示装置は、その背面側に配置したバックライトから放たれた光を液晶パネルに透過させ、その透過光で画像を認識させる装置である。図25に、透過型液晶表示装置に用いる液晶パネル100の断面構造の一例を示す。この液晶パネル100は、偏光フィルタ101,102の間に、互いに対向するアレイ基板103と、カラーフィルタ106を表面に載せたガラス基板104とを配置し、両基板103,104間に液晶層105を封入して構成される。尚、図示しないが、アレイ基板103の表面には画素電極やアクティブ素子などがマトリクス状に形成されており、カラーフィルタ106と液晶層105との間には画素電極と対向する透明電極などが形成されている。このような液晶パネル100の背面側には、白色光108を放つバックライト107が配設され、この白色光108は、液晶パネル100のカラーフィルタ106を透過する際に着色される。図26に示すように、カラーフィルタ106は、ガラス基板104上に、各画素に対応するR(赤色),G(緑色),B(青色)の着色層をマトリクス状に形成して構成されており、各色に1つの液晶セルが対応している。
【0003】
一方、図27に示すように、R,G,Bの3種類の発光色をもつバックライト206R,206G,206Bを用いた透過型液晶表示装置も知られている。図示する液晶パネル200は、偏光フィルタ201,202の間に、互いに対向するアレイ基板203とガラス基板204とを配置し、両基板203,204の間に液晶層205を封入して構成されている。その他の構造は、カラーフィルタを備えていない点を除けば、図25に示した構造と略同じである。このような液晶パネル200の背面側に配置されたバックライト206R,206G,206Bは、各発光色毎に時分割に点灯するように制御される。図28に示すように、液晶パネル200の各画素には1つの液晶セルが対応する。従って、この液晶パネル200は、図25に示したカラーフィルタ方式の液晶パネル100と比べると、同一スペックの液晶セルの数は1/3の数で済み、カラーフィルタを使用しない分、光の損失が大幅に低減し、カラーフィルタ方式と同じ透過光強度を得るためのバックライト光量が少なくて済むという利点をもつ。
【0004】
図29と図31は、R,G,Bの発光色をもつバックライトを用いた透過型液晶表示装置の従来例を示す概略構成図である。図29に開示される液晶表示装置300は、日本国特開2000−28984号公報に記載されている。同図中、符号301は、高速応答が可能な強誘電性液晶素子又は反強誘電性液晶素子を用いた液晶パネル、302は、R,G,Bの各色の光を発光するLED(Light-Emitting Diode)群からなるバックライトを示しており、符号305は、液晶パネル301の信号線を駆動するソースドライバ、306は液晶パネル301の走査線を選択的に駆動するゲートドライバを示している。バックライト302から放たれた光は導光板(図示せず)を通して液晶パネル301の背面に照射される。また画像メモリ303には、液晶パネル301に表示される表示データDDが、例えばパーソナル・コンピュータなどから入力する。画像メモリ303は、入力する表示データDDを一旦記憶した後に、制御信号発生回路304から供給される同期信号SYNに同期して、画素単位のデータ(以下、画素データPDと呼ぶ。)を出力する。この画素データPDは、セレクタ310の一方の入力端子と、逆データ生成回路309とに伝達される。
【0005】
制御信号発生回路304は同期信号SYNを生成し、ゲートドライバ306、基準電圧発生回路307、駆動電源を含むバックライト制御回路308に出力する。ゲートドライバ306は、その同期信号SYNに同期して液晶パネル301の走査線のオン/オフを制御する。また基準電圧発生回路307は、その同期信号SYNに同期して基準電圧VRを生成し、ソースドライバ305およびゲートドライバ306に供給する。またバックライト制御回路308は、その同期信号SYNに同期した駆動電圧をバックライト302に供給し、バックライト302を構成するLEDを発光させる。図30(a)は、バックライトの点灯タイミングを示すタイミング・チャートである。バックライト302は、1フレームの表示期間(1/60秒)中に、Rサブフレーム、GサブフレームおよびBサブフレームにそれぞれ対応したR,G,Bの光を時分割で発光する。図30(b)は、同図(a)に示す各色LEDの点灯タイミングに合わせた、データ書込み走査信号とデータ消去走査信号とを示すタイミング・チャートである。
【0006】
また逆データ生成回路309は、画素データPDの逆データ#PDを生成し、セレクタ310の他方の入力端子に出力する回路である。セレクタ310は、制御信号発生回路304から伝達する制御信号CSに従って、画素データPDと逆データ#PDとの何れか一方を選択しソースドライバ305に出力する。ソースドライバ305は、画素データPD又は逆データ#PDに対応した電圧信号を、液晶パネル301の信号線を通して各画素電極に供給する。逆データ#PDに対応した電圧信号が供給されると、図30(b)に示すデータ消去走査時に、液晶パネル301の各画素電極には、データ書込み走査時に印加された電界と同一強度で逆極性の電界が印加され、各画素の表示が消去される。
【0007】
この液晶表示装置300の表示制御方法の特徴の一つは、図30(a)に示すように、バックライト302によるR,G,Bの発光時間のうち少なくとも2色の発光時間を相異させる点にある。またバックライト302による各色の発光時間は一定とされず、各色LEDの発光強度に応じてその発光時間を調整した発光シーケンスに対応するように走査信号が供給される。このようにバックライト302の各色LEDの発光時間と発光強度との少なくとも一方を可変に制御することで、表示色の色度の調整と広い範囲でのカラーバランス調整とが可能となる。
【0008】
次に、図31に示す従来の液晶表示装置311は、日本国特開2000−147454号公報に開示されたものである。この液晶表示装置311は、バックライト302の構造とこのバックライト302の発光制御方法とを除けば、上記した図29に示す液晶表示装置300と略同じ機能をもつ。図31中、図29で示した符号と同一符号を付されたブロックは、液晶表示装置300のそれと略同じ機能をもつ。この液晶表示装置311は、液晶パネル301の表示領域内での輝度ムラの抑制を目的としており、バックライト302の発光領域を複数のブロック3021,3022,3023に光学的に分割し、各ブロックの発光強度を相違させる特徴をもつものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の液晶表示装置300,311では、入力する表示データDDに対して、サブフレームの表示順序の切り替えを制御したり、各色LEDの点灯期間や表示輝度を制御したりすることができない。またおよそ100マイクロ秒を超える比較的応答速度の遅い液晶パネルを使用する際には、サブフレームの切り替わり時のバックライトの点灯制御や、液晶パネルに画像データを書込むタイミングの制御が重要となる。しかしながら、上記液晶表示装置300,311は、高速応答が可能な強誘電性液晶物質又は反強誘電性液晶物質の使用を前提としたものであるため、バックライトの点灯制御やデータの書込みタイミングの制御については何ら開示されていない。
【0010】
以上に鑑みて本発明が解決しようとするところは、液晶パネルへの画像データの書込みタイミングや、バックライトの点灯タイミングを制御し、表示画像の画質や表示輝度の向上を実現し得る液晶表示装置を提供する点にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、カラーフィルタを有しない透過型の液晶表示パネルと、複数の色成分で構成される画像1フレームを単色成分のみで構成される複数のサブフレームに変換し、前記各サブフレームを所定の順序で出力する画像データ処理部と、前記画像データ処理部から入力する前記サブフレームに基づいて前記液晶パネルを駆動するドライバ回路と、複数の発光色をもつ光源から構成され前記液晶表示パネルを背面側から照射するバックライトと、前記ドライバ回路により前記各サブフレームが前記液晶表示パネルに書き込まれるタイミングと同期して、前記バックライトを当該サブフレームの色成分に対応する発光色で時分割に点灯するように制御するバックライト制御部と、表示順序が連続する前記サブフレーム間の差分データを画素単位で算出し、1ライン分の前記差分データに基づいて前記サブフレーム間の相違の有無をライン単位で判定する判定手段と、前記判定手段により表示順序が連続する前記サブフレーム間の相違が無いと判定されたラインの画像データを前記液晶表示パネルに書き込むタイミングを規定するクロックの書込み周期を一時的に速める手段と、を備え、前記ドライバ回路は、前記書込み周期に従って前記液晶表示パネルの走査線に印加するアドレス信号のパルス幅を短縮することを特徴とするものである。
【0012】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の液晶表示装置であって、前記サブフレーム間の相違が無いと判定されたラインの画像データを前記液晶表示パネルに書き込むタイミングを規定するクロックの書込み周期は、前記液晶表示パネルに蓄積された電荷の放電分を充電し得る期間に設定されるものである。
【0013】
請求項3に係る発明は、請求項1または2記載の液晶表示装置であって、前記書込み周期を一時的に速められるラインを、前記サブフレーム間の相違の程度が小さいラインから順番に所定数だけ指定する手段を更に備えたものである。
【0014】
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載の液晶表示装置であって、所定のフレーム数に亘る前記サブフレーム間の相違の大小を判定する第2の判定手段を備え、前記第2の判定手段が前記サブフレーム間の相違が大きいと判定する期間、前記画像データ処理部は、少なくとも1の同色成分の前記サブフレームの表示順序が連続するように前記サブフレームを出力するものである。
【0015】
請求項5に係る発明は、請求項4記載の液晶表示装置であって、表示順序が連続する同色成分のサブフレームの表示期間が短縮されるものである。
【0016】
請求項6に係る発明は、請求項5記載の液晶表示装置であって、表示期間が短縮された前記サブフレームに対応する前記バックライトの輝度レベルが強められるものである。
【0017】
請求項7に係る発明は、請求項1〜6の何れか1項に記載の液晶表示装置であって、前記サブフレームの書込みにより前記液晶表示パネルの液晶セルが応答している期間、前記バックライト制御部は、当該サブフレームの色成分に対応する光を輝度が漸次増加するように点灯させ、且つ、表示順序が隣接する直前のサブフレームの色成分に対応する光を輝度が漸次低減するように点灯させるものである。
【0018】
請求項8に係る発明は、請求項7記載の液晶表示装置であって、前記バックライトに供給される駆動信号はPWM(パルス幅変調)信号である。
【0019】
請求項9に係る発明は、請求項7記載の液晶表示装置であって、前記バックライトに供給される駆動信号は振幅変調信号である。
【0020】
請求項10に係る発明は、請求項1〜9の何れか1項に記載の液晶表示装置であって、前記バックライトは、前記液晶表示パネルの走査線に対応して配列する複数のの光源から構成されており、前記バックライト制御部は、前記ドライバ回路の駆動速度に合わせて前記複数の光源の点灯タイミングを順次遅延するように制御するものである。
【0021】
請求項11に係る発明は、請求項1〜10の何れか1項に記載の液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは、ネマティック液晶のベンド配向を使用したOCB(Optically Self-Compensated Birefringence)モードの液晶表示パネルである。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の種々の実施の形態について説明する。
【0023】
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置1を示す概略構成図である。図1において、符号11はカラーフィルタを持たない透過型の液晶表示パネル、9はこの液晶表示パネル11を駆動するゲートドライバ回路、10はソースドライバ回路、12は液晶表示パネル11の背面を照射するバックライト、8はバックライト12にパルス電流を供給する駆動電源8を示している。
【0024】
バックライト制御部7は、主制御部5からの指示によりバックライト12の点灯タイミングを決定し、その点灯タイミングに従って駆動電源8を制御する機能を有する。バックライト12は、R,G,Bの各色LED群を備えており、液晶表示パネル11の一端部下方に配置されている。このバックライト12から放たれたLED光は、液晶表示パネル11の背面下全体に配置されたアクリル板などの導光板(図示せず)の中を全反射しつつ進行し、散乱して、液晶表示パネル11の背面を略均一に照射する。
【0025】
また液晶表示パネル11は、図27に示したように、偏光フィルタ201,202の間に、互いに対向するアレイ基板203とガラス基板204とを配置し、両基板203,204の間に液晶層205を封入して構成されている。また各基板203,204と液晶層205との間には、この液晶層205中の液晶分子を配向させる配向膜(図示せず)や、ITO(Indium Tin Oxide)膜などの透明電極(図示せず)が形成されている。また図2に示すようにアレイ基板204の表面には、ゲートドライバ回路9に接続されるn(n:整数)本の走査線(ゲート電極線)S1,S2,…,Sn-2,Sn-1,Snが水平画素方向に沿って形成され、ソースドライバ回路10に接続されるm(m:整数)本の信号線(データ電極線)D1,D2,…,Dm-2,Dm-1,Dmが垂直画素方向に沿って形成されている。またこれら走査線S1,…,Snと信号線D1,…,Dmとはマトリクス状に形成されており、走査線S1,…,Snと信号線D1,…,Dmとの各交点付近に、アクティブ素子であるTFT(薄膜トランジスタ)と画素電極(図示せず)とが形成されている。またタイミング制御部6は、制御クロック信号CTL0,CTL1をそれぞれゲートドライバ回路9とソースドライバ回路10とに供給する。
【0026】
このような液晶表示パネル11は線順次走査で駆動される。すなわち、ゲートドライバ回路9は、1フレームの表示期間に、走査線S1から走査線Snまでを順次選択する。ある走査線Si(1<i≦n)にアドレス信号(ゲートパルス)が印加されると、当該走査線Si上の全てのTFTは、スイッチが入ったオン状態になる。また、ソースドライバ回路10により各信号線D1,…,Dmに供給されたデータ信号が、当該走査線Siに接続されたTFTを介して供給され、データが書き込まれる。
【0027】
また、前処理部2には、パーソナル・コンピュータやワークステーションなどの映像信号源からアナログの映像信号SDが入力する。この前処理部2は、入力する映像信号SDに対してゲイン調整やA/D変換などを行い、R,G,Bの各色8ビットのデジタル画像データFDをパラレルに画像データ処理部3へ出力する機能を有する。
【0028】
尚、本実施の形態では、映像信号SDはアナログ信号である。すなわち、外部の映像信号源は、デジタルデータとして蓄積している画像データを映像信号SDにD/A変換して液晶表示装置1に転送している。一方、TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)方式やLVDS(Low Voltage Differential Signaling)方式などの低電圧振幅差動伝送方式のデジタル・インターフェースを介して、映像信号源がデジタルの映像信号SDを液晶表示装置1に転送する場合も考えられる。かかる場合、前処理部2は、当該デジタル・インターフェースの受信回路を有し、入力するデジタルの映像信号SDを、8ビット又はそれ以上のビット数のデジタル画像データFDに変換して画像データ処理部3に出力する。この種のデジタル・インターフェースを使用した場合、映像信号源は、デジタルデータとして蓄積している画像信号をアナログ信号にD/A変換しなくて済む。よって、D/A変換による画像信号の劣化が無く、EMI(Electro Magnetic Interface;電波障害)ノイズの発生も抑制されるため、画質が向上するという利点が得られる。
【0029】
前記画像データ処理部3は、画像メモリ4に蓄積された画素データを、R,B,Gの順にサブフレーム単位で表示データDDとしてソースドライバ回路10に出力する機能を有する集積回路である。この画像データ処理部3は、少なくとも1フレーム分の画像データFDを記憶する容量をもつ画像メモリ4を備えており、画像メモリ4は、前処理部2から入力する画像データFDをフレーム単位で一時的に記憶する。尚、1フレームは、R成分の画素データのみからなるRサブフレーム、B成分の画素データのみからなるBサブフレーム、そしてG成分の画素データのみからなるGサブフレームで構成される。
【0030】
前記ソースドライバ回路10は、画像データ処理部3から入力する表示データDDを所定のタイミングで順次ラッチし内部に取り込む。次に、この表示データDDは、D/A変換器でアナログ信号(階調電圧)に変換され、出力回路でインピーダンス変換された後に液晶表示パネル11の各信号線D1,…,Dmに供給される。また、この表示データDDを各信号線D1,…,Dmに供給するタイミングに合わせて、バックライト12は各色LEDを時分割で点灯するようにタイミング制御される。図3に、各色LEDを点灯する際のタイミングチャートの一例を示す。このタイミングチャートには、R,B,GのLEDの点灯タイミング信号と、バックライト12の発光色(R,B,G)とが示されている。また、Tfはフレーム表示期間、TR,TB,TGはそれぞれ、R,B,GのLEDの点灯期間である。1つのカラー画像(フレーム)は順次R,B,Gの3つのサブフレームに時分割され、図3に示すように、R,B,Gの点灯期間TR,TB,TGに合わせて、それぞれ、Rサブフレーム,Bサブフレーム,Gサブフレームの表示データDDが液晶表示パネル11に書き込まれる。このように、点灯期間TR,TB,TGに合わせて各サブフレームの表示を高速に順番に切り替えることで1フレームを表示する方法は、フィールド順次方式と呼ばれている。
【0031】
また画像データ処理部3は、後述する各種パラメータを保持するレジスタ群13を備えている。図4は、このレジスタ群13の構成を示す概略図である。後に詳述するように、レジスタ群13は、この液晶表示装置1の電源投入時に、主制御部5から伝達される初期値を保持するレジスタ26,33,42,43と、処理途中で随時更新されるレジスタ40,41,46,66とを備えて構成されている。
【0032】
図5は、画像データ処理部3の一部を示す概略構成図である。画像データ処理部3は、R,B,Gの画像データFDが画素単位でパラレルに入力する入力部20と、入力した画素データをフレーム単位で一時的に記憶する画像メモリ4と、その画像メモリ4から読み出された画素データをシリアルに出力する出力部21と、差分回路23,24,25と、比較回路27,28,29,34,35,36とを備えている。また画像データ処理部3のレジスタ群13は、カウンタメモリ群40、スキップフラグレジスタ群41、差分レベルレジスタ26およびスキップレベルレジスタ33を備えている。
【0033】
前記画像メモリ4は、Rサブフレームを記憶するフレームメモリ22Rと、Bサブフレームを記憶するフレームメモリ22Bと、Gサブフレームを記憶するフレームメモリ22G1,22G2とから構成される。フレームメモリ22R,22B,22G1,22G2は、それぞれ、データの書込みおよび読出しを時分割で制御するアービタ回路を備えた2ポートメモリである。そのアービタ回路により、各フレームメモリ22R,22B,22G1,22G2に対する画像データFDの書込みと、サブフレームの読出しとを非同期で実行できる。
【0034】
図5において、入力部20を介して入力するR成分の画素データはRin、B成分の画素データはBin、G成分の画素データはGinで示され、1フレーム前のG成分の画素データはGpreで示されている。これら画素データRin,Bin,Ginはパラレルに入力し、それぞれ、フレームメモリ22R,22B,22G1に順次書き込まれる。またフレームメモリ(補助メモリ)22G2にも、フレームメモリ22G1に画素データGinを書き込むタイミングで画素データGinが書き込まれる。ここで、補助メモリ22G2に記憶された画素データGpreの読出し周期と画素データGinの書込み周期とは一致し、画素データGpreの読出しアドレスと画素データGinの書込みアドレスとは一致する。但し、フレームメモリ22G2にその画素データGinを書き込む前に、1フレーム前の画素データGpreの読出しを先行して行うようにタイミング制御が実行される。
【0035】
前記差分回路23,24,25は、表示順序が連続するサブフレーム間の差分データを画素単位で算出する。表示データDDの表示順序は、図6に示す通り、Rサブフレーム50R,Bサブフレーム50B,Gサブフレーム50G,Rサブフレーム51R,Bサブフレーム51B,Gサブフレーム51G,…である。他方、画像データ処理部3への画像データFDの入力順序は、画素単位で、R,B,G,R,B,G,…である。但し、R,B,Gの画素データはパラレルに同時入力する。差分回路23は、表示順序が連続するRサブフレームと1フレーム前のGサブフレームとの間で、画素データRin,Gpreの差分データRin−Gpreを算出し、比較回路27に出力する。また差分回路24は、表示順序が連続するBサブフレームとRサブフレームとの間で、画素データBin,Rinの差分データBin−Rinを算出し、比較回路28に出力する。また差分回路25は、表示順序が連続するGサブフレームとBサブフレームとの間で、画素データGin,Binの差分データGin−Binを算出し、比較回路29に出力する。
【0036】
比較回路27,28,29には、差分レベルレジスタ26から差分レベルDLVが入力しており、比較回路27,28,29はそれぞれ、差分回路23,24,25から入力する差分データRin−Gpre,Bin−Rin,Gin−Binの大きさと差分レベルDLVの値とを比較し、各差分データの大きさが差分レベルDLVの値を超えている場合には、表示順序が連続するサブフレーム間の画素データの相違が大きいと判定し、Hレベル(高レベル)信号をカウンタメモリ30,31,32に出力する。
【0037】
次にカウンタメモリ30,31,32はそれぞれ、比較回路27,28,29からHレベル信号が入力する度に、所定の初期値を起点として計数動作(インクリメント)を実行し、計数値FLN_R,FLN_B,FLN_Gを保持する。従って、サブフレーム間の画素データの相違が大きい程に、計数値FLN_R,FLN_B,FLN_Gが大きくなる。カウンタメモリ30,31,32は、それぞれ、1ラインに対する計数動作を実行した後は、保持する計数値FLN_R,FLN_B,FLN_Gをそれぞれ比較回路34,35,36に出力し、その後、次のラインに対する計数動作を行うために計数値FLN_R,FLN_B,FLN_Gを初期値にリセットする。
【0038】
比較回路34,35,36には、スキップレベルレジスタ33からスキップレベルSLVが入力しており、比較回路34,35,36はそれぞれ、計数値FLN_R,FLN_B,FLN_GとスキップレベルSLVとを比較し、計数値がスキップレベルSLVの値未満の場合には、表示順序が連続するサブフレーム間の当該ラインの相違が小さいと判定し、Hレベル信号をスキップフラグレジスタ37,38,39に出力する。他方、比較回路34,35,36はそれぞれ、計数値がスキップレベルSLVの値を超えている場合には、表示順序が連続するサブフレーム間の当該ラインの相違が大きいと判定し、Lレベル(低レベル)信号をスキップフラグレジスタ37,38,39に出力する。
【0039】
次に、スキップフラグレジスタ37は、前記比較回路34からHレベル信号が入力したときは、当該ラインに対して"1"の値をもつスキップフラグSPF_Ri(iは水平ライン番号;0<i≦n)を保持する。他方、スキップフラグレジスタ37は、比較回路34からLレベル信号が入力したときは、当該ラインに対して"0"の値をもつスキップフラグSPF_Riが設定される。他のスキップフラグレジスタ38,39も、それぞれ、比較回路35,36から入力する信号レベルに応じて、当該ラインに対して"0"又は"1"の値をもつスキップフラグSPF_Bi,SPF_Giを保持する。図7は、スキップフラグレジスタ37,38,39のデータ構造を示す概略図である。スキップフラグレジスタ37,38,39はそれぞれ、R,B,Gの各色サブフレームの水平ライン数に対応したスキップフラグSPF_R1,…,SPF_Rn,SPF_B1,…,SPF_Bn,SPF_G1,…,SPF_Gnを保持する記憶領域を有している。
【0040】
以上の画像データ処理部3を有する液晶表示装置1の表示制御動作について以下に説明する。
【0041】
上述の通り、画像データ処理部3に1フレームの画像データFDが入力すると、この画像データ処理部3の画像メモリ4に1フレームの画像データFDが格納される。同時に、スキップフラグレジスタ群41には、スキップフラグSPF_R1,…,SPF_Rn,SPF_B1,…,SPF_Bn,SPF_G1,…,SPF_Gnが格納される。
【0042】
これらスキップフラグSPF_R1〜SPF_Gnの全ての値が"0"の場合、すなわち、表示順序が連続するサブフレーム間のラインの相違が大きい場合の動作は次の通りである。画像メモリ4からサブフレーム単位で読み出された表示データDDは、ソースドライバ回路10に供給される。ソースドライバ回路10には、タイミング制御部6から図8に示す制御クロック信号(書込みクロック信号)CTL1が供給されており、ソースドライバ回路10は、この制御クロック信号CTRL1のタイミングに従い、入力する画素データを内蔵するシフトレジスタ(図示せず)に記憶し順次シフトさせる。シフトレジスタは水平1ラインの画素データをシフトした時点でラッチ回路(図示せず)に出力し、ラッチ回路は水平1ラインの画素データを保持する。このラッチ回路で保持された画素データは、D/A変換器でアナログ信号(階調電圧)に変換され、出力回路でインピーダンス変換された後に、図8に示すデータ信号d1,d2,…,dnとして信号線D1,…,Dmに供給される。
【0043】
一方、ゲートドライバ回路9には、タイミング制御部6から、図8に示す制御クロック信号(ゲートシフトクロック)CTL0が供給されている。ゲートドライバ回路9は、このゲートシフトクロックCTL0のタイミングに従い、画素電極に電荷を蓄積するのに必要なパルス幅をもつゲートパルスを生成し、それぞれ走査線S1,…,Snに供給する。またゲートパルスのタイミングに合わせて、ソースドライバ回路10はデータ信号d1,d2,…,dnの各々を信号線D1,D2,…,Dmに供給し、これにより液晶表示パネル11に表示データDDが書き込まれる。尚、表示データDDの書込みとは、液晶セルに電荷を蓄積することを意味し、前回の走査で書き込まれたデータは、次の走査でデータが書き込まれるまで保持される。
【0044】
次に、上記スキップフラグSPF_R1〜SPF_Gnの何れかの値が"1"の場合の動作は次の通りである。説明の便宜上、画像のi番目の水平ラインに対応するスキップフラグの値を"1"とする。図9のタイミングチャートに示すように、タイミング制御部6は、上記スキップフラグレジスタ37,38,39の何れかから、当該i番目の水平ラインに対応するスキップフラグSPFを取得し、当該スキップフラグSPFの値が"1"の場合にゲートシフトクロックCTL0のi番目パルスの発生周期Tsを通常の発生周期Tnよりも一時的に速めて短縮する。これにより、i番目のラインに対応する走査線Siに印加されるゲートパルスのパルス幅Tgは、通常のパルス幅Toよりも短縮される。
【0045】
一方、タイミング制御部6は前記スキップフラグSPFの"1"の値に基づいて、制御クロック信号CTL1のi番目パルスの発生周期(書込み周期)Taを通常の発生周期Tcよりも一時的に速めて短縮する。これにより、走査線Siと信号線D1,…,Dmとの各交点におけるアクティブ素子へのデータ信号diの供給時間は短縮される。ここで、制御クロック信号CTL1のパルスの通常の発生周期Tcと、ゲートシフトクロックCTL0のパルスの通常の発生周期Taとは等しく、且つ、制御クロック信号CTL1のi番目パルスの発生周期Taと、ゲートシフトクロックCTL0のi番目パルスの発生周期Tsとは等しくなるようにタイミング制御が実行される。従って、先頭ラインの走査線S1から最終ラインの走査線Snまで走査するのに要する遅延時間T2は、図8に示した遅延時間T1よりも短縮されるから、当該サブフレームの画像の書込み時間を短縮できる。
【0046】
このように、本実施の形態1に係る液晶表示装置1によれば、表示順序が連続するサブフレーム間の相違の有無をライン単位で判定でき、その相違が無いと判定されたライン上の画像データの書込みを実質上スキップできる。このため、各サブフレームの表示期間を短縮できる。また、バックライト12の点灯期間と画像の表示期間とのズレが小さくなることから、コントラストや色合いが改善された高画質の画像を表示することが可能となる。
【0047】
実施の形態1の変形例1.
図9に示したように、上記スキップフラグSPFの値が"1"のラインに対応するゲートパルスのパルス幅Tgは、実際には、所定の範囲内に制御される。そのパルス幅Tgが小さ過ぎると、当該ライン上の各液晶セルに蓄積された電荷が放電することによる、画像のコントラスト低下を招く場合がある。特に、同一ラインへの書込みが連続してスキップされるとその電荷の放電量が大きくなり、コントラスト低下が起こり易くなる。そこで、前記パルス幅Tgは、それら各液晶セルに蓄積された電荷の放電分を充電し得る期間に設定されるのが望ましい。また、タイミング制御部6は、このようなパルス幅Tgをもつゲートパルスの有効期間に合わせて制御クロック信号CTL1を生成し、ソースドライバ回路10は、その制御クロック信号CTL1のi番目パルスの発生周期Taに合わせてデータ信号diを信号線D1,…,Dmに供給する。これにより、コントラスト低下を確実に抑制でき、高画質の画像を表示できる。
【0048】
実施の形態1の変形例2.
また、画像の書込み時間をより高速化し解像度を高める観点からは、上述の図2に示した液晶表示パネル11を使用する代わりに、図10に示す液晶表示パネル11Aを使用するのが好ましい。この液晶表示パネル11Aは、互いに独立に駆動される上部構造52と下部構造53とを備える。上部構造52は、第1のゲートドライバ回路91に接続される走査線SU1,SU2,…,SUk(k:整数)と、第1のソースドライバ回路101に接続される信号線DU1,DU2,…,DUmとを有しており、下部構造53は、第2のゲートドライバ回路92に接続される走査線SL1,SL2,…,SLkと、第2のソースドライバ回路102に接続される信号線DL1,DL2,…,DLmとを有している。このように走査線と信号線とを上部構造52と下部構造53とで分離して設ける点を除けば、この液晶表示パネル11Aの構造は、図2に示した液晶表示パネル11のそれと同じである。
【0049】
ソースドライバ回路101,102から供給されるデータ信号は、上部構造52と下部構造53とで分離されて並列に書き込まれる。従って、表示データDDを高速に表示することができ、比較的画素数の多い高解像度の液晶表示パネルに対しても、上記実施の形態1に係る表示制御方法を容易に適用することが可能となる。
【0050】
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2に係る液晶表示装置について説明する。図11は、画像データ処理部3Aの一部を示す概略構成図である。本実施の形態2に係る液晶表示装置は、上記実施の形態1の画像データ処理部3の代わりにその画像データ処理部3Aを使用する点を除けば、上記実施の形態1に係る液晶表示装置1と略同じ構成を有する。尚、図11中、図5に示した符号と同一符号を付されたブロックについては、図5に示す当該ブロックと略同じ機能を有するものとして詳細な説明を省略する。
【0051】
上記実施の形態1では、表示順序が連続するサブフレーム間の相違を示す計数値FLN_R,FLN_B,FLN_Gが、スキップレベルSLVの値未満となるラインに限り、当該ライン上の画像データの書込みが実質上スキップされていた。これに対し、本実施の形態2では、画像データの書込みを実質上スキップするラインの本数(以下、スキップ数SNOと呼ぶ。)は、サブフレーム毎に予め設定される。このスキップ数SNOは、主制御部5から、図4に示したスキップ数レジスタ42に転送され格納される。また画像データの書込みを実質上スキップするラインは、計数値FLN_R,FLN_B,FLN_Gの小さいラインから順番に、スキップ数SNOの本数分だけ指定される。これにより画像データの書込み時間を一定の割合で速めることができる。
【0052】
図11に示す画像データ処理部3Aは、上記実施の形態1に係る画像データ処理部3と同様に、画像メモリ4、差分回路23〜25、差分レベルレジスタ26、比較回路27〜29およびカウンタメモリ群40を備えている。このカウンタメモリ群40の各カウンタメモリ30,31,32は、それぞれ、各ラインについて計数動作を行った後、上記計数値FLN_R,FLN_B,FLN_Gを並べ替え回路60,61,62に出力する。
【0053】
並べ替え回路60,61,62は、それぞれ、1サブフレーム分の計数値FLN_R,FLN_B,FLN_Gを昇順に並べ替えて保持する機能を有する。図12は、Rサブフレーム用の並べ替え回路60の概略構成を示す回路図である。Rサブフレーム用の並べ替え回路60は、走査線S1,…,Snの本数分の第1マージメモリ661〜第nマージメモリ66nを備えており、カウンタメモリ30から入力する計数値FLN_Rと、ラインカウンタ46から入力する当該ライン番号とをビット結合した結合データD0を、所定のタイミングで各マージメモリ661〜66nに昇順で記憶させる。図13は、その結合データD0の内部構造を示す概略図である。その結合データD0の上位ビットにはライン番号の値が格納され、その下位ビットには計数値FLN_Rが格納されている。また、図14は、カウンタメモリ30のカウントタイミング信号と計数値FLN_Rとの関係を示すタイミングチャートである。
【0054】
第1マージメモリ661には、前記結合データD0が入力する。また第1マージメモリ661〜第nマージメモリ66nは、セレクタ581〜58n-1を介して多段に直列接続されている。すなわち、第iマージメモリ66i(1≦i≦n−1)の出力データQiは、セレクタ58iを介して次段の第i+1マージメモリ66i+1に入力データDiとして出力され得る。そのセレクタ58iは、比較回路56iから出力される信号レベルが"H(High)"のときは"1"側端子を選択し、第iマージメモリ66iの出力データQiを次段の第i+1マージメモリ66i+1に出力する。一方、全てのセレクタ581,…,58nの"0"側端子には入力データD0が伝達しており、セレクタ58i(1≦i≦n−1)は、比較回路56iから出力される信号レベルが"L(Low)"のときはその"0"側端子を選択し、入力データD0を次段の第i+1マージメモリ66i+1に出力データDiとして出力する。
【0055】
また並べ替え回路60には水平同期信号Hsが入力しており、インバータ55はその水平同期信号Hsをレベル反転した反転信号IHsを、第1マージメモリ661〜第nマージメモリ66nのクロック端子に出力する。第1マージメモリ661〜第nマージメモリ66nはその反転信号IHsに同期して動作するものである。また水平同期信号Hsは、ANDゲート571,…,57nの各々にも入力しており、これらANDゲート571,…,57nは、それぞれ、比較回路561,…,56nから入力する比較信号と水平同期信号Hsとを論理積演算し、双方の信号レベルが"H"の期間に限り、Hレベル信号を各マージメモリ661〜66nのイネーブル端子E1に出力するものである。
【0056】
第1マージメモリ661〜第nマージメモリ66nは、それぞれ、イネーブル端子E1に入力する信号レベルが"H"の期間、反転信号IHsのパルスの立上り時のエッジのタイミングで、入力するデータD0,D1…,Dn-1を取り込む。そして、取り込まれたデータD0,D1…,Dn-1は保持され、それぞれ、出力データQ1,Q2,…,Qnとしてセレクタ581,582,…,58nに出力される。
【0057】
また比較回路561,…,56nは、それぞれ、マージメモリ661〜66nの出力データQ1,…,Qnと入力データD0とを比較し、出力データQ1〜Qnの下位ビットの計数値FLN_Rが入力データD0の下位ビットの計数値FLN_R以上となる期間にHレベル信号を出力し、それ以外の期間にはLレベル信号を出力する。
【0058】
このような並べ替え回路60の動作は次の通りである。第1マージメモリ661〜第nマージメモリ66nに保持される下位ビットのデータは、1サブフレーム分の入力データD0が処理される毎に、計数値FLN_Rがとり得る最大値にリセットされる。
【0059】
最初に入力する先頭ラインの入力データD0は、第1マージメモリ661と、比較回路561〜56nとに伝達する。全ての比較回路561〜56nは、その入力データD0の下位ビットの計数値FLN_Rと、マージメモリ661〜66nの出力データQ1〜Qnの下位ビットの最大値とを比較し、ANDゲート571〜57nとセレクタ581〜58nとにHレベル信号を出力する。よって、全てのANDゲート571〜57nは、水平同期信号HsのHレベル期間において、全イネーブル端子E1にHレベル信号を出力する。従って、インバータ55からクロック端子へパルス状の反転信号IHsが入力すると、第1マージメモリ661は入力データD0を取り込み、これを保持する。並行して、全てのセレクタ581〜58nは"1"側端子を選択し、第1マージメモリ661〜第n−1マージメモリ66n-1の出力データQ1〜Qn-1を、それぞれ、第2マージメモリ662〜第nマージメモリ66nに出力する。これにより、第1マージメモリ661〜第n−1マージメモリ66n-1が保持するデータは、次段の第2マージメモリ662〜第nマージメモリ66nにシフトする。
【0060】
また、比較回路56i(1≦i<n)が出力データQiの下位ビットの計数値FLN_Rと、入力データD0の下位ビットの計数値FLN_Rとの大小を比較し、後者が前者よりも大きな値をもつと判定してLレベル信号を出力したとき、ANDゲート57iはLレベル信号を第iマージメモリ66iのクロック端子に出力する。従って、このとき、インバータ55から反転信号IHsのパルスが発せられると、第iマージメモリ66iに格納されている値はそのまま保持される。一方、セレクタ58iは、"0"側端子を選択して入力データD0を次段の第i+1マージメモリ66i+1に出力する。この第i+1マージメモリ66i+1に格納されている計数値FLN_Rは、入力データD0に含まれる計数値FLN_R以上に大きいため、比較回路56i+1からHレベル信号が出力される。従って、インバータ55からパルス状の反転信号IHsが発せられると、第i+1マージメモリ66i+1は、セレクタ58iから入力するデータDiを取り込み、これを保持する。
【0061】
このように、入力データD0に含まれる計数値FLN_Rは、各比較回路561〜56nにおいて、マージメモリ661〜66nに格納されている計数値FLN_Rとパラレルに比較される。第1マージメモリ661〜第i−1マージメモリ66i-1に保持される何れの計数値FLN_Rよりも、入力データD0の下位ビットの計数値FLN_Rの方が大きく、且つ、その入力データD0の下位ビットの計数値FLN_Rが、第iマージメモリ66iに保持される計数値FLN_R以下の値をもつ場合、当該入力データD0は、セレクタ58iを経て第i+1マージメモリ66i+1に取り込まれ保持される。また、第i+1マージメモリ66i+1〜第n−1マージメモリ66n-1に保持されるデータは、次段の第i+2マージメモリ66i+2〜第nマージメモリ66nにシフトする。
【0062】
以上に説明したように、並べ替え回路60に1サブフレーム分の入力データD0が入力した後は、第1マージメモリ661〜第nマージメモリ66nに、1サブフレーム分の計数値FLN_Rが昇順に並べ替えされて保持される。尚、図11に示すBサブフレーム用およびGサブフレーム用の他の並べ替え回路61,62も、上記並べ替え回路60と同一の回路構成および機能を有する。
【0063】
次に、図11に示すように、スキップフラグ選択回路63,64,65はそれぞれ、並べ替え回路60,61,62から、並べ替えされた上記結合データうち計数値FLN_R,FLN_B,FLN_Gの小さなデータから順番に、スキップ数レジスタ42に格納されているスキップ数SNOの数だけ取り込む。例えば、スキップ数SNOの値が"4"の場合、Rサブフレーム用のスキップフラグ選択回路63は、図12に示す並べ替え回路60の第1マージメモリ661〜第4マージメモリ664の出力データQ1〜Q4を取り込むのである。
【0064】
次に、スキップフラグ選択回路63,64,65はそれぞれ、並べ替え回路60,61,62から取り込んだデータの上位ビットのライン番号iに対応するスキップフラグSPF_Ri,SPF_Bi,SPF_Giの値を"1"に設定し、その他のスキップフラグの値を"0"に設定する。これらスキップフラグSPF_R1〜SPF_Rn,SPF_B1〜SPF_Bn,SPF_G1〜SPF_Gnは、スキップフラグレジスタ37,38,39に格納される。
【0065】
そして、上記実施の形態1で説明した通り、タイミング制御部6は、"1"の値をもつスキップフラグSPF_Ri,SPF_Bi,SPF_Giに対応するi番目ラインに対して、ゲートシフトクロックCTL0の当該i番目パルスの発生周期を通常の発生周期よりも一時的に速めて短縮し、制御クロック信号CTL1のi番目パルスの発生周期を通常の発生周期よりも一時的に速めて短縮する。これにより、R,B,Gのサブフレームの画像の書込み時間を、スキップ数SNOの値に応じて短縮化することができる。尚、本実施の形態では、スキップ数SNOの値は、R,B,Gのサブフレームで共通に設定されているが、この代わりに、各色のサブフレームで個別に設定されてもよい。
【0066】
一般に、フィールド順次方式の液晶表示装置では、液晶表示パネル11は、R,B,Gの各色サブフレームを時系列に取り込み表示するため、被表示物が動いている場合にその被表示物が各色サブフレームで異なる位置に表示されるという、所謂「色ずれ」と称する現象が起こり易い。本実施の形態2では、各色サブフレームの画像データの書込み時間を一定の割合で速めることができ、フレーム周波数を高めることが可能となることから、前述の色ずれなどの画質阻害要因を改善できる。
【0067】
実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3について説明する。図15および図16は、本実施の形態3に係る液晶表示装置の画像データ処理部3Bの一部を示す概略構成図である。図15に明示しないが、この画像データ処理部3Bは、上記実施の形態1,2で示した画像データ処理部3又は3Aと同様の構成と機能を有する。
【0068】
図15に示すように、この画像データ処理部3Bは、トグル動作回路80と、このトグル動作回路80から出力される信号レベルに応じてオン状態とオフ状態との何れかに切り替わるスイッチ回路SW1〜SW4とを備える。トグル動作回路80はDフリップ・フロップであり、バーQ端子から出力されたデータをD端子にフィードバックさせて構成されるトグル型フリップ・フロップである。このトグル動作回路80は、主制御部5から供給されS端子に入力する表示順序切替信号S1の信号レベルが"H"の期間、Q端子からHレベル信号を出力する。このとき、スイッチ回路SW1,SW2は、そのHレベル信号を受けてオン状態となり、スイッチ回路SW3,SW4は、インバータ81からLレベル信号を受けてオフ状態となる。一方、トグル動作回路80は、表示順序切替信号S1の信号レベルが"L"の期間は、垂直同期信号Vsが入力する度にQ端子から出力する信号レベルを反転させる。このとき、スイッチ回路SW1,SW2とスイッチ回路SW3,SW4とは、フレーム周期で交互にオン状態とオフ状態とに切り替わる。
【0069】
前記表示順序切替信号S1の信号レベルが"H"の期間、スイッチ回路SW1,SW2はオン状態となり、上記実施の形態1又は上記実施の形態2に係る表示制御方法が実行される。またカウンタメモリ30,31,32から出力された計数値FLN_R,FLN_B,FLN_Gはそれぞれ、図16に示すように平均化回路70,71,72にも出力される。平均化回路70,71,72はそれぞれ、計数値FLN_R,FLN_B,FLN_Gをサブフレーム単位で積算して平均化し、平均値Av_R,Av_B、Av_Gを出力する機能を有する。従って、サブフレーム間の相違が大きい程に、それら平均値Av_R,Av_B,Av_Gは大きな値をとることとなる。また比較回路73,74,75は、それら平均値Av_R,Av_B、Av_Gと、レジスタ43に格納されたフレーム間相違レベルAMOUの値との大小を比較し、前者が後者を超えているときにHレベルの比較信号を出力する。その比較信号は上記主制御部5に伝達される。また主制御部5は、そのHレベルの比較信号が所定のフレーム数に亘って連続的に入力したときに、サブフレーム間の相違が大きいと判断し、それら比較信号の信号レベルが"L"に変化する迄、Lレベルの表示順序切替信号S1をトグル動作回路80へ出力する。
【0070】
トグル動作回路80は、主制御部5から、Lレベルの表示順序切替信号S1がS端子に入力する期間、Q端子から、Hレベル信号とLレベル信号とをフレーム周期で交互に出力する。このため、スイッチ回路SW1,SW2とスイッチ回路SW3,SW4とはフレーム単位で交互にオン状態とオフ状態とに切り替わり、出力部21からは、R,B,G,G,B,R,R,B,G,G,B,R,…の表示順序でサブフレームが順次出力される。
【0071】
またバックライト制御部7は、前記主制御部5からLレベルの表示順序切替信号S1を受けて、バックライト12の各色の点灯順序を、サブフレームの表示順序に合わせてフレーム単位で変更するように駆動電源8を制御する。図17は、その点灯タイミングを示すタイミングチャートである。このタイミングチャートには、R,B,GのLEDの点灯タイミング信号と、バックライト12の発光色(R,B,G)とが示されている。図中のTfはフレーム表示期間である。図17に示すように、各色の点灯順序は、R,B,G,G,B,R,R,B,G,G,B,R,…となり、RとGのサブフレームの表示順序は連続する。一般的に、パーソナルコンピュータなどの映像信号源から供給される映像信号では、短時間において連続表示される同一色の画像データの変化は小さく、その相関関係は強い傾向にある。このため、RとGのサブフレームの表示順序が連続することで、同一色の画像データの表示時間が長くなり、液晶の応答時間に起因するコントラストの低下などの画質劣化を改善することが可能となる。またR,Gに対して比較的低輝度のBの画像データの表示期間が短くなるため、画面のちらつき(フリッカー)が低減する。一方、サブフレーム間の相違が小さいときは、通常のR,B,Gの表示順序を繰り返すことで、同一色の画像データがフレーム周期で繰り返し表示され、表示色に起因するフリッカーが防止される。
【0072】
実施の形態4.
次に、本発明の実施の形態4に係る液晶表示装置による表示制御方法を説明する。本実施の形態4の表示制御方法は、上記実施の形態3に係る液晶表示装置の構成を前提としたものである。上記実施の形態3では、図17に示したように、RおよびGの同一色のサブフレームが連続的に表示される。このように同一色(R,R又はG,G)のサブフレームが連続表示される場合、サブフレーム間の相違は小さい、すなわちサブフレーム間の相関関係は強いことが知られている。このため、図18に示すように、連続表示される同一色(R,G)のサブフレームのうち、時間的に先のサブフレームを表示する際の液晶の応答時間τと比較すると、時間的に後のサブフレームを表示する際の液晶の応答時間τ’は殆ど問題にならない。従って、連続表示される同一色のサブフレームの表示期間TR,TGを短縮することで、フレーム周波数を高めることができ、上述の色ずれなどの画質阻害要因を改善することが可能となる。尚、連続表示される同一色のサブフレームのうち時間的に後のサブフレームの表示期間のみを短縮させても同様の効果を得ることが可能である。
【0073】
しかしながら、このようにサブフレームの表示期間を短縮させると、その表示期間の短縮分だけ輝度が低下し、R,B,Gの輝度バランスが崩れる場合がある。これを防ぐため、図18に示すように、Bの輝度よりもR,Gの輝度を上げたり、若しくは、R,Gの輝度に対してBの輝度を下げたりすることで、R,B,Gの輝度比を調整するのが望ましい。また、このようにR,B,Gの輝度比を調整することで、上記実施の形態3においてサブフレームの表示順序を切り替える際に発生し易いフリッカーを防止できる。
【0074】
実施の形態5.
上記の実施の形態1〜4では、バックライト12は、R,G,Bの各色を連続的に切り替えて点灯するように制御されていた。しかしながら、ゲートドライバ回路9が、液晶表示パネル11の走査線を先頭ラインから最終ラインまで走査するのに時間差が生じる。一方、上記バックライト12を構成するLEDは、R,B,Gの各色毎に同時に点灯するように制御される。従って、走査が液晶表示パネル11の下方(最終ライン方向)に行くにつれて、表示順序が隣接する他のサブフレームの色が混ざり込み、正確なカラー画像が得られないという、所謂「混色」の問題が知られている。かかる問題を避けるための従来法は、バックライト12の各色の点灯期間の間に消灯期間(暗期間)を設けるというものであった。このとき、画面の上方と下方とで明るさのムラを生じさせないために、液晶表示パネル11の全ての走査線上の液晶セルが応答した時点(液晶の偏光角が切り替わった時点)でバックライト12を点灯させる必要がある。従って、バックライト12の点灯期間が短くなるため、画面の表示輝度が低下する。
【0075】
その表示輝度の低下を防止するために、本実施の形態5に係る表示制御方法では、画像データの書込み期間中、少なくとも液晶表示パネル11の全ての液晶セルが応答する迄の期間、当該画像データのサブフレームの色の光を輝度が漸次増加するように点灯させ、且つ、表示順序が隣接する直前のサブフレームの色の光を輝度が漸次低減するように点灯させる。図19は、各色の光の点灯タイミングを示すタイミングチャートである。図19には、R,G,Bの各色LED光の点灯タイミング信号と、上記した制御クロック信号CTL1と、画面の表示輝度とが示されている。
【0076】
バックライト12の各色LED群は、上記駆動電源8から供給されるPWM(パルス幅変調)パルスで駆動される。そのPWMパルスは、フレーム周波数の20倍〜100倍の周波数で発生する。図19に示すように、Rサブフレームの表示期間(書込み期間)の初期には、赤色LEDに印加されるPWMパルスのデューティ比は漸次増大し、且つ、緑色LEDに印加されるPWMパルスのデューティ比は漸次低減するように制御されている。また、Bサブフレームの表示期間の初期には、赤色LEDに印加されるPWMパルスのデューティ比は漸次低減し、且つ、緑色LEDに印加されるPWMパルスのデューティ比は漸次増大するように制御されている。
【0077】
このように各サブフレームの表示期間の初期にLED光量を漸次変化させることで、上記混色の問題を軽減できる。また従来のような消灯期間を設ける必要が無く、1フレーム周期に対するバックライト12の点灯期間の割合が多くなるため、表示輝度は増加する。
【0078】
ところで、上記した信号線D1,…,Dmに印加する階調電圧の振幅を画像データに応じて変化させると、表示画像の明るさが段階的に変化し、中間調表示ができる。一般に、この中間調表示時の液晶の応答時間τaは、中間調の無い白表示と黒表示との間を遷移する時の液晶の応答時間τbよりも短い。上記実施の形態3では、図16に示したように、主制御部5は、比較回路73,74,75からHレベルの比較信号が所定のフレーム数に亘って連続的に入力したときに、サブフレーム間の相違が大きいと判断し、Lレベルの表示順序切替信号S1を出力する。そこで、図19に示すように、各色サブフレームの表示期間(書込み期間)に対応してLED光量を漸次変化させる期間をTvで表すとすれば、主制御部5は、サブフレーム間の相違が大きいと判断されたとき、前述の中間調間の応答時間τaと白黒表示間の応答時間τbとの平均値<τ>=(τa+τb)/2よりも期間Tvを短く設定し、それ以外のときにはその期間Tvを平均値<τ>以上に長く設定するように、バックライト制御部7を制御するのが望ましい。これにより、前述の混色問題をより一層軽減させることが可能となる。
【0079】
実施の形態6.
本実施の形態6に係る表示制御方法では、上記実施の形態5に係る表示制御方法と同様に、画像データの書込み期間中、少なくとも液晶表示パネル11の全ての液晶セルが応答する迄の期間、当該画像データのサブフレームの色の光を輝度が漸次増加するように点灯させ、且つ、表示順序が隣接する直前のサブフレームの色の光を輝度が漸次低減するように点灯させる。上記実施の形態5では、バックライト12のLEDに印加される駆動パルスはPWM方式で生成されたが、本実施の形態6では、各色LEDに印加する駆動信号は振幅変調される。これにより、LEDの輝度レベルが制御される。
【0080】
図20に示すように、Rサブフレームの表示期間(書込み期間)の初期には、赤色LEDの輝度レベルは漸次増大し、且つ、緑色LEDの輝度レベルは漸次低減するように制御されている。またBサブフレームの表示期間の初期には、赤色LEDの輝度レベルは漸次低減し、且つ、緑色LEDの輝度レベルは漸次増大するように制御されている。
【0081】
以上の表示制御方法では、上記実施の形態5と同様に、各サブフレームの表示期間の初期にLED光量を漸次変化させることで、上記混色の問題を軽減できる。また従来のような消灯期間を設ける必要が無く、1フレーム周期に対するバックライト12の点灯期間の割合が多くなるため、表示輝度は増加する。また、本実施の形態6では、高い周波数でバックライト12の発光色を切り替える必要が無いため、ノイズの発生を抑制できる利点がある。
【0082】
実施の形態7.
次に、本発明の実施の形態7について説明する。上述した通り、ゲートドライバ回路9による走査が先頭ラインから最終ラインに至るまでに時間差が生じるため、その時間差とLEDの点灯タイミングとのズレが上記の混色問題を引き起こす。そこで、本実施の形態7に係る表示制御方法は、ゲートドライバ回路9の駆動速度に合わせてバックライトを構成するLEDを順次点灯させるものである。
【0083】
図21は、本実施の形態7に係る液晶表示装置1Bを示す概略構成図である。この液晶表示装置1Bは、図1に示した液晶表示装置1と比較すると、本実施の形態7に係る液晶表示装置1Bの液晶表示パネル11の両端部下方にそれぞれバックライト121,122を配置している点が異なる。この点を除けば、液晶表示装置1Bの構造は、図1に示した液晶表示装置1のそれと略同じである。
【0084】
図22は、バックライト121又は122の一例を示す概略構成図である。このバックライト121又は122を構成するLED群は、垂直画素方向に沿って4つのLED群841,842,843,844に分割されており、各LED群は、タイミング遅延素子831,832,833を介して接続されている。タイミング遅延素子831,832,833は、駆動電源8から供給されて入力する駆動信号を所定の遅延時間だけ遅らせて出力する機能を有する。各タイミング遅延素子831,832,833の遅延時間を調整することにより、ゲートドライバ回路9が各走査線D1,…,Dnにゲートパルスを印加するタイミングに合わせて各LED群841,842,843,844の点灯を順次遅延させることが可能となる。
【0085】
また、図23は、バックライト121又は122の他の例を示す概略構成図である。同図に示す例では、バックライト121又は122を構成するLED群は4分割されており、各LED群841,842,843,844は、バックライト制御部7の制御により駆動電源8から個別に駆動信号を供給される。
【0086】
また上記バックライト121,122の各LED群が発する光束の広がりは、制限される。すなわち、図24に示すように、バックライト121の各LED群851,852,853、854が発する光束の広がりを制限するのである。LED光の光束の広がりを制限する方法に特に制限は無く、例えば、遮光板や光学レンズなどを用いて物理的または光学的にLED光の照射領域を制限すればよい。尚、図31に示した従来の液晶表示装置311では、バックライト302の発光領域を複数のブロック3021,3022,3023に分割するという光学的な遮蔽構造をもつ。しかしながら、液晶画素は非常に密に配列しているから、この種の遮蔽構造は非常に薄く且つ精度良く設けられなければならない。更には、その遮蔽構造は運搬時の振動などにも耐え得る構造であることが要求されるが、この種の要求を満たす遮蔽構造を実現するのは困難である。
【0087】
以上の図22,23に示した構成により、ゲートドライバ回路9の駆動速度に合わせて、バックライト121又は122を構成する各LED群の点灯遅延時間を制御できると共に、LED光の照射領域を制限できるため、上述の混色問題を更に軽減することが可能となる。
【0088】
尚、本実施の形態7では、バックライト12を構成するLED群は4群に分割されているが、これに限らず、混色問題を軽減する観点からは、LED群の分割数は多い方が好ましい。しかしながら、その分割数が多くなる程に回路構成および配線が複雑になることを考慮すれば、その分割数は4〜8程度が現実的である。
【0089】
また本実施の形態7で用いる液晶表示パネルとして、図10に示した液晶表示パネル11Aを採用することもできる。隣り合うLED群の点灯時間差を小さくする観点からは、その上部構造52のゲートドライバ回路91による走査を上端から中央の方向に行い、下部構造53のゲートドライバ回路92による走査を下端から中央の方向に行い、上記バックライト121,122を構成するLED群の点灯タイミングをそれら走査方向に合わせて遅延させるのが望ましい。これにより上記混色問題の軽減が可能となる。尚、ゲートドライバ回路91,92による走査とLED群の点灯とを、上下端から中央の方向へ行う代わりに、その逆方向となる中央から上下端の方向へ行ってもよい。
【0090】
実施の形態8.
本発明に係る液晶表示装置では、上述の色ずれやフリッカーを改善するために、フレーム周波数を60Hz以上に制御するのが望ましい。そのためには、液晶の応答速度がおよそ3ミリ秒(=3×10-3秒)以下で高速であることが要求される。このような高速応答液晶としては、数十〜数百マイクロ秒の応答速度をもつ強誘電性液晶や反強誘電性液晶などが挙げられるが、これらはネマティック液晶に比べて中間調表示時の画質や量産性の点で問題も多い。
【0091】
このような問題点を考慮すると、本実施の形態8では、上記実施の形態1〜7に係る液晶表示装置において、ネマティック液晶のベンド配向を使用したOCB(Optically Self-Compensated Birefringence)モードを採用するのが望ましい。ベンド配向とは、液晶層の厚み方向に、上半分と下半分とで対称に液晶が配向し、光学的に自己補償(Self-Compensating)した状態を意味する。このOCBモードは、階調間においても3ミリ秒以下の高速応答を可能とする。ベンド配向については、例えば、「P. J. Boss and J. A. Rahman: SID 1993 Dig., p.273(1993)」、「Y. Yamaguchi, T. Miyashita and T. Uchida: SID 1993 Dig., P.581(1995)」などの文献に記載されている。
【0092】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の請求項1に係る液晶表示装置によれば、表示順序が連続するサブフレーム間の相違の大小をライン単位で判定でき、その相違が無いと判定されたラインの画像データの書込みを実質上スキップできる。このためサブフレームの表示期間を短縮できる。また、バックライトの点灯期間と画像データの表示期間とのズレが小さくなることから、コントラストや色合いが改善された高画質の画像を表示することが可能となる。
【0093】
請求項2によれば、表示画像のコントラスト低下を確実に抑制することが可能となる。
【0094】
請求項3によれば、サブフレームの画像データの書込み期間を一定の割合で速めることができ、フレーム周波数を高めることが可能となることから、前述の色ずれなどの画質阻害要因を改善できる。
【0095】
請求項4によれば、同一色のサブフレームの表示時間が長くなり、液晶の応答時間に起因するコントラストの低下などの画質劣化を改善することが可能となる。
【0096】
請求項5によれば、フレーム周波数を高めることができ、上述の色ずれなどの画質阻害要因を改善することが可能となる。
【0097】
請求項6によれば、バックライトの発光色の輝度バランスが調整され、フリッカーを防止できる。
【0098】
請求項7,8,9によれば、混色の問題が軽減する。また従来のような消灯期間を設ける必要が無く、1フレーム周期に対するバックライトの点灯期間の割合が多くなるため、表示輝度は増加する。
【0099】
請求項10によれば、混色の問題を更に軽減することが可能となる。
【0100】
請求項11によれば、高速応答の液晶表示パネルが実現できるため、フレーム周波数を上げて上述の色ずれやフリッカーを改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置を示す概略構成図である。
【図2】 実施の形態1に係る液晶表示装置の液晶表示パネルを示す概略構成図である。
【図3】 バックライトを点灯するタイミングを示すタイミングチャートである。
【図4】 実施の形態1に係る液晶表示装置の画像データ処理部のレジスタ群の構成を示す概略図である。
【図5】 実施の形態1に係る液晶表示装置の画像データ処理部の一部を示す概略構成図である。
【図6】 表示順序が連続するサブフレーム間の差分データの算出方法を説明するための図である。
【図7】 スキップフラグレジスタのデータ構造を示す概略図である。
【図8】 実施の形態1に係る液晶表示装置の液晶表示パネルを駆動する各種信号波形を示すタイミングチャートである。
【図9】 実施の形態1に係る液晶表示装置の液晶表示パネルを駆動する各種信号波形を示すタイミングチャートである。
【図10】 実施の形態1に係る液晶表示装置の液晶表示パネルの変形例を示す概略構成図である。
【図11】 本発明の実施の形態2に係る液晶表示装置の画像データ処理部の一部を示す概略構成図である。
【図12】 図11に示す画像データ処理部を構成する並べ替え回路の概略構成を示す回路図である。
【図13】 図12に示す並べ替え回路のマージメモリに格納されるデータ構造を示す概略図である。
【図14】 カウンタメモリのタイミング信号と計数値との関係を示すタイミングチャートである。
【図15】 本発明の実施の形態3に係る液晶表示装置の画像データ処理部の一部を示す概略構成図である。
【図16】 本発明の実施の形態3に係る液晶表示装置の画像データ処理部の一部を示す概略構成図である。
【図17】 バックライトを点灯するタイミングを示すタイミングチャートである。
【図18】 本発明の実施の形態4に係る表示制御方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図19】 本発明の実施の形態5に係る表示制御方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図20】 本発明の実施の形態6に係る表示制御方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図21】 本発明の実施の形態7に係る液晶表示装置を示す概略構成図である。
【図22】 実施の形態7に係る液晶表示装置で使用されるバックライトの一例を示す概略構成図である。
【図23】 実施の形態7に係る液晶表示装置で使用されるバックライトの他の例を示す概略構成図である。
【図24】 実施の形態7に係る液晶表示装置で使用されるバックライトを示す概略図である。
【図25】 透過型液晶表示装置に用いる従来の液晶パネルの断面構造を示す概略図である。
【図26】 カラーフィルタの着色層の配列の一例を示す模式図である。
【図27】 透過型液晶表示装置に用いる従来の液晶パネルの断面構造を示す概略図である。
【図28】 液晶セルの配列の一例を示す模式図である。
【図29】 日本国特開2000−28984号公報に開示される液晶表示装置を示す概略構成図である。
【図30】 図29に示す液晶表示装置の表示制御方法を説明するためのタイミング・チャートである。
【図31】 日本国特開2000−147454号公報に開示される液晶表示装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 液晶表示装置、1B 液晶表示装置、2 前処理部、3 画像データ処理部、3A,3B 画像データ処理部、4 画像メモリ、5 主制御部、6 タイミング制御部、7 バックライト制御部、8 駆動電源、9 ゲートドライバ回路、10 ソースドライバ回路、11 液晶表示パネル、11A 液晶表示パネル、12 バックライト、13 レジスタ群。
Claims (11)
- カラーフィルタを有しない透過型の液晶表示パネルと、
複数の色成分で構成される画像1フレームを単色成分のみで構成される複数のサブフレームに変換し、前記各サブフレームを所定の順序で出力する画像データ処理部と、
前記画像データ処理部から入力する前記サブフレームに基づいて前記液晶パネルを駆動するドライバ回路と、
複数の発光色をもつ光源から構成され前記液晶表示パネルを背面側から照射するバックライトと、
前記ドライバ回路により前記各サブフレームが前記液晶表示パネルに書き込まれるタイミングと同期して、前記バックライトを当該サブフレームの色成分に対応する発光色で時分割に点灯するように制御するバックライト制御部と、
表示順序が連続する前記サブフレーム間の差分データを画素単位で算出し、1ライン分の前記差分データに基づいて前記サブフレーム間の相違の有無をライン単位で判定する判定手段と、
前記判定手段により表示順序が連続する前記サブフレーム間の相違が無いと判定されたラインの画像データを前記液晶表示パネルに書き込むタイミングを規定するクロックの書込み周期を一時的に速める手段と、
を備え、
前記ドライバ回路は、前記書込み周期に従って前記液晶表示パネルの走査線に印加するアドレス信号のパルス幅を短縮する、
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 請求項1記載の液晶表示装置であって、前記サブフレーム間の相違が無いと判定されたラインの画像データを前記液晶表示パネルに書き込むタイミングを規定するクロックの書込み周期は、前記液晶表示パネルに蓄積された電荷の放電分を充電し得る期間に設定される、液晶表示装置。
- 請求項1または2記載の液晶表示装置であって、前記書込み周期を一時的に速められるラインを、前記サブフレーム間の相違の程度が小さいラインから順番に所定数だけ指定する手段を更に備える液晶表示装置。
- 請求項1〜3の何れか1項に記載の液晶表示装置であって、所定のフレーム数に亘る前記サブフレーム間の相違の大小を判定する第2の判定手段を備え、
前記第2の判定手段が前記サブフレーム間の相違が大きいと判定する期間、前記画像データ処理部は、少なくとも1の同色成分の前記サブフレームの表示順序が連続するように前記サブフレームを出力する、
液晶表示装置。 - 請求項4記載の液晶表示装置であって、表示順序が連続する同色成分のサブフレームの表示期間が短縮される、液晶表示装置。
- 請求項5記載の液晶表示装置であって、表示期間が短縮された前記サブフレームに対応する前記バックライトの輝度レベルが強められる、液晶表示装置。
- 請求項1〜6の何れか1項に記載の液晶表示装置であって、前記サブフレームの書込みにより前記液晶表示パネルの液晶セルが応答している期間、前記バックライト制御部は、当該サブフレームの色成分に対応する光を輝度が漸次増加するように点灯させ、且つ、表示順序が隣接する直前のサブフレームの色成分に対応する光を輝度が漸次低減するように点灯させる、液晶表示装置。
- 請求項7記載の液晶表示装置であって、前記バックライトに供給される駆動信号はPWM(パルス幅変調)信号である、液晶表示装置。
- 請求項7記載の液晶表示装置であって、前記バックライトに供給される駆動信号は振幅変調信号である、液晶表示装置。
- 請求項1〜9の何れか1項に記載の液晶表示装置であって、
前記バックライトは、前記液晶表示パネルの走査線に対応して配列する複数の光源から構成されており、
前記バックライト制御部は、前記ドライバ回路の駆動速度に合わせて前記複数の光源の点灯タイミングを順次遅延するように制御する、
液晶表示装置。 - 請求項1〜10の何れか1項に記載の液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは、ネマティック液晶のベンド配向を使用したOCB(Optically Self-Compensated Birefringence)モードの液晶表示パネルである、液晶表示装置。
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