JP4271701B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、動画表示特性に優れた液晶表示装置およびその照明駆動方法に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ）は、高精度若しくは高精細表示が可能であり、しかも、薄型・軽量、低電圧・低電力動作が可能である等の特徴を有しており、携帯電話やデジタルカメラなどの画面が小面積（例えば２型程度）のパネルから、画面が４０型を超える大面積のテレビ向けのパネルなどとして、幅広く用いられている。

ＬＣＤは、少なくとも一方が透明なガラス等の２枚の（一対の）基板の間に挟持された液晶材に電圧を印加して液晶の配向状態を変化させることで光の通過・遮断を制御する「液晶シャッタ」を基本原理とし、液晶パネルを構成する２枚の基板モジュール上に画素毎に形成された透明導電膜間（ＴＦＴ側基板モジュールに設けられた画素電極と対向電極側基板モジュールに設けられた対向電極との間）に選択的に電圧を印加して所定の画素における光の通過・遮断が制御されるようにされている。

ＬＣＤの持つ薄型・軽量や低電圧・低電力動作といった特徴により、ＣＲＴからＬＣＤへの急速な置き換わりが進んだが、この急速な置き換わりの背景にはＬＣＤの画質向上のための技術革新がある。そして近年では、動画の高画質表示への要求が高まってきており、液晶材料開発や駆動方法の更なる改善が進められつつある。

しかし、ＣＲＴが電子銃の走査によるインパルス型発光（画素の蛍光体がパルス的に励起されて発光する時間帯以外のフレーム時間においては、蛍光体の発光は生じないタイプの発光）を利用したディスプレイであるのに対して、ＬＣＤは蛍光灯などの線状ランプを液晶パネル裏面に複数本配置したバックライト構成によるホールド型発光（走査電極の選択時間のみならずフレーム時間を通して画素からの光により外部から刺激を生じるタイプの発光）を利用したディスプレイであるために、動画表示性能においてＣＲＴに劣るとされている。

これは、視覚系応答における「時間積分効果」に起因し、画像が、ディスプレイ観察者の網膜上の特定の点に入射した光刺激のフレーム時間内での積分として知覚されることによる。この「時間積分効果」によって、知覚される画像には対象物が動く方向に「ぼけ」が生じ、輪郭部が滲んで見える結果となる。

このように、ホールド型発光を利用したディスプレイであるＬＣＤにおいては、動画の輪郭が劣化する「動きぼけ」が発生し易い。加えて、画像上を移動する対象物の移動前の残像が移動後においても認識されることで生じる「ゴースト」現象により、動画の画質（動画質）はさらに劣化する結果となる。このような「動きぼけ」や「ゴースト」といった現象を総称して、「ボヤケ」と呼ぶ。

近年では、このようなＬＣＤの動画表示における「ボヤケ」を抑制して動画質を向上するための技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

図１および図２は、動画質を向上するために液晶表示部を垂直走査方向に対して複数個の発光領域に分割した構成の液晶表示装置の概略構成を説明するためのブロック図（図１）、および、特許文献１の図１に示されている照明部の構成を説明するためのブロック図（図２）である。

図１に示す構成の液晶表示装置は、液晶表示パネル１００と、液晶表示パネル１００にマトリックス状に設けられた各画素（液晶シャッタ）を駆動するための駆動用ドライバ２００と、液晶表示パネル１００の背面に配置されたバックライト部３００と、バックライト部３００の内部に複数分割（図１では４分割）して形成された発光領域３１０、３２０、３３０、及び３４０のそれぞれに設けられた蛍光ランプ３１１、３２１、３３１、及び３４１の点灯・消灯を個別に制御可能とするインバータ回路４００と、駆動用ドライバ２００およびインバータ回路４００の動作制御のための表示制御装置５００を備えている。

バックライト部３００は「直下型」のバックライト構成とされ、複数の発光領域３１０、３２０、３３０、及び３４０は液晶表示パネル１００の垂直走査方向に対して複数の短冊状の領域に分割され、各発光領域に設けられた蛍光ランプ３１１、３２１、３３１、及び３４１が、液晶表示パネル１００の対応する領域を個別に照明する。また、バックライト部３００の裏面側には蛍光ランプからの光を液晶表示パネル１００側へと反射させるための反射板３５０が、バックライト部３００の表面側には光学シート３６０が設けられている。

液晶表示パネル１００への画像書き込み信号は、駆動用ドライバ２００を介して表示制御装置５００から入力される。また、バックライト部３００内の各発光領域に設けられた蛍光ランプの点灯状態は、インバータ回路４００を介して表示制御装置５００から入力される発光制御信号により制御される。

特許文献１に開示されている照明部は、図２に示すブロック図のように、バックライト部３００、インバータ回路４００、分周用のカウンタ５１０、およびシフトレジスタ５２０を備えている。分周用のカウンタ５１０とシフトレジスタ５２０が、図１に示した表示制御装置５００内に設けられており、カウンタ５１０が走査シフトクロックを分周し、シフトレジスタ５２０によって走査タイミングパルスに同期して分周された信号が生成されて、インバータ回路４００へと出力される。

インバータ回路４００には、各発光領域３１０、３２０、３３０、及び３４０内に設けられた蛍光ランプ３１１、３２１、３３１、及び３４１のそれぞれに対応付けられた点灯駆動用のインバータ４０１、４０２、４０３、及び４０４が設けられている。そして、これらのインバータ４０１、４０２、４０３、及び４０４には、シフトレジスタ５２０によって生成された分周信号が順次入力され、液晶表示パネルに入力される垂直信号（画像書き込み信号）に対して所定時間だけ遅延を生じるタイミングで蛍光ランプ３１１、３２１、３３１、及び３４１が１本ずつ順次点灯制御される。

図３は、図２に示した構成の液晶表示装置における、画像書き込み信号に対する液晶光学応答、蛍光ランプの点灯タイミング、及びＬＣＤ観察者に知覚される視認画像のそれぞれのタイミングチャートである。図３において、最上段（第１段）はフレーム信号のタイミングチャート、第２段は液晶表示パネルの垂直行ｎ行目の画素に入力される画像書き込み信号のタイミングチャート、第３段は当該垂直行ｎ行目の画素に入力された画像書き込み信号に対する液晶光学応答のタイミングチャート、第４段は当該垂直行ｎ行目の画素に対応する発光領域の蛍光ランプの点灯（ＯＮ）・消灯（ＯＦＦ）のタイミングチャート、そして、最下段は観察者が当該画素から知覚する視認画像のタイミングチャートである。

液晶に印加される電圧が変化すると、液晶の配向状態が変化して画素の輝度が変わることとなるが、このときの液晶光学応答のタイミングは印加される電圧の変化のタイミングに対して一定時間の遅延を有する。したがって、白表示の画像書き込み信号（画像書き込み信号ＯＮ）の入力タイミングと同じタイミングで蛍光ランプを点灯させると、観察者は液晶分子が黒表示状態から白表示状態へと変化する過程の輝度変化（透過光強度変化）を知覚することとなる。逆に、黒表示の画像書き込み信号（画像書き込み信号ＯＦＦ）の入力タイミングと同じタイミングで蛍光ランプを消灯させると、観察者は液晶分子が白表示状態から黒表示状態へと変化する過程の輝度変化を知覚してしまう。そして、このような液晶の光学応答途中の輝度変化が、動画の「ボヤケ」として視認される結果となる。

そこで、図３の第４段のタイミングチャートに示したように、各フレーム期間において画像信号の書き換えから一定時間経過後に蛍光ランプをインパルス状に点灯・消灯させる（すなわち、蛍光ランプの点灯・消灯タイミングに一定の遅延を付与する）こととすれば、液晶光学応答の変化の途中経過は観察者に視認されないこととなり、もって、動画表示における「ボヤケ」が抑制されて動画質の向上が図られる。

なお、ホールド型であるＬＣＤの画像表示をインパルス型に近づけることで動画特性を向上させる技術も提案されており、例えば、フレーム間に黒データを挿入する方法や、バックライトをフレーム期間内で点滅させるブランキング方法、あるいは、１フレーム内の垂直行走査期間中にエリアライト方式のバックライトを順次点滅させるスキャンバックライト方式などがある。
特開平１１−２０２２８６号公報

しかしながら、図２に示された従来のインバータは、複数の発光領域における複数の蛍光ランプのそれぞれに個別のタイミング信号を生成する回路構成とされているため、発光領域毎にインバータを設ける必要がある。

また、液晶の光学応答は液晶温度によって変化するが、従来の手法では、液晶光学応答の温度依存性が考慮されていないという点で十分な動画質の向上を図ることは困難である。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数の発光領域のそれぞれに設けられた複数の蛍光ランプの点灯状態を単一のインバータで制御可能とする液晶表示装置を提供すること、および、液晶光学応答の温度依存性に起因する動画像の「ボヤケ」を軽減した液晶表示装置を提供することにある。

本発明はこのような課題を解決するために、第１の発明に係る液晶表示装置は、複数の垂直走査線と複数の水平信号線の交点にマトリクス状に配列された複数の画素と各画素のそれぞれに対応付けられて接続されたスイッチ素子とを有する液晶表示パネルと、複数の垂直走査線を順次選択し、前記垂直走査線に接続されたスイッチ素子をＯＮにすることにより複数の画素をライン状に選択して１画面を１フレーム周期で走査する垂直駆動回路と１フレーム周期の走査に同期して選択されたラインの画素にスイッチング素子を介して画像信号を書き込む水平駆動回路とを有する液晶表示制御部と、垂直走査線方向に区分された複数の発光領域により液晶パネル表示部を照明する照明部と、複数の発光領域を液晶表示制御部から前記垂直走査線の走査と同期して出力される垂直同期信号に対して遅延させながら垂直走査線方向に順次点灯させるインバータ回路とを備え、インバータ回路には垂直同期信号に基づいて発光領域毎の遅延時間を決定するタイミング信号を生成する位相同期信号発生回路が設けられていることを特徴とする。

この液晶表示装置は、例えば、その発光領域がｎ個（ｎは２以上の自然数）の領域に区分されており、位相同期信号発生回路は、１番目の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路と、２番目以降の各発光領域毎に対応付けられて直列接続されたＯＮタイミング回路とＯＦＦタイミング回路を有し、１番目の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路には垂直同期信号に同期したタイミング信号が入力され、ＯＮタイミング回路のそれぞれは対応付けられた各発光領域の照明をＯＮするタイミング信号を出力するとともに、ｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，（ｎ−１））の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路と（ｋ＋１）番目の発光領域に対応付けられたＯＦＦタイミング回路とが順次接続されており、（ｋ＋１）番目の発光領域に対応付けられたＯＦＦタイミング回路はｋ番目の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路への入力信号により動作開始されて（ｋ＋１）番目の発光領域の照明をＯＮするタイミング信号の発生を所定時間遅延させるように構成される。

第２の発明に係る液晶表示装置は、複数の垂直走査線と複数の水平信号線の交点にマトリクス状に配列された複数の画素と各画素のそれぞれに対応付けられて接続されたスイッチ素子とを有する液晶表示パネルと、複数の垂直走査線を順次選択し、垂直走査線に接続されたスイッチ素子をＯＮにすることにより画素をライン状に選択して１画面を１フレーム周期で走査する垂直駆動回路と１フレーム周期の走査に同期して選択されたラインの画素に前記スイッチング素子を介して画像信号を書き込む水平駆動回路とを有する液晶表示制御部と、垂直走査線方向に区分された複数の発光領域により液晶パネル表示部を照明する照明部と、複数の発光領域を液晶表示制御部から垂直走査線の走査と同期して出力される垂直同期信号に対して遅延させながら垂直走査線方向に順次点灯させるインバータ回路とを備え、インバータ回路には、液晶表示パネル部の温度を検出して温度信号を生成する温度検出部と、該温度信号に基づいて発光領域毎の遅延時間を決定するタイミング信号を生成する位相同期信号発生回路とが設けられていることを特徴とする。

好ましくは、このインバータ回路は、温度検出部の増幅率設定と位相同期信号発生回路の回路定数による充電率調整とにより液晶表示パネル部の実温度との相関調整がなされている。

このようなインバータ回路において、例えば、温度検出部は温度センサと演算増幅器とを備え、温度信号は温度センサの抵抗値変化に対応する電気信号が演算増幅器により増幅された信号であるようにすることができる。

また、好ましくは、位相同期信号発生回路には、温度検出部からの温度信号と垂直同期信号とに基づいて、垂直同期信号に同期するとともに温度信号に応じたパルス幅の温度タイミング信号を生成する温度タイミング回路が設けられている。

さらに、好ましくは、発光領域はｎ個（ｎは２以上の自然数）の領域に区分されており、位相同期信号発生回路は、１番目の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路と、２番目以降の発光領域毎に対応付けられて直列接続されたＯＮタイミング回路とＯＦＦタイミング回路を有し、１番目の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路には垂直同期信号に同期した温度タイミング信号が入力され、ＯＮタイミング回路のそれぞれは対応付けられた各発光領域の照明をＯＮするタイミング信号を出力するとともに、ｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，（ｎ−１））の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路と（ｋ＋１）番目の発光領域に対応付けられたＯＦＦタイミング回路とが順次接続されており、（ｋ＋１）番目の発光領域に対応付けられたＯＦＦタイミング回路はｋ番目の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路への入力信号により動作開始されて（ｋ＋１）番目の発光領域の照明をＯＮするタイミング信号の発生を所定時間遅延させる。

第１の発明によれば、単一のインバータ回路に表示制御部からの垂直信号を入力するだけで各発光領域のバックライト点灯タイミングが制御可能となり、複数の発光領域のそれぞれに対応付けて複数のインバータを設けることが不要となる。

第２の発明によれば、インバータ回路内に設けた温度センサで液晶パネル温度を検知し、液晶パネル温度に応じた適正なタイミングでバックライトを点灯させることとしたので、液晶パネル温度が変化・変動しても視認される動画像の「ボヤケ」が低減される。

また、温度検出部の増幅率設定とタイミング回路の回路定数による充電率調整とによる液晶パネル部の実温度との相関調整を行うことにより、温度センサが液晶表示パネル上に直接配置されない状態でも温度信号の生成が可能である。

以下に、図面を参照して本発明の実施の態様について説明する。

（液晶光学応答の温度依存性）：ＬＣＤの動画質の低下要因としての液晶の光学応答遅延（ＯＮ・ＯＦＦ時間、立ち上がり・立ち下がり時間）は、当該液晶の温度によって変動する。このため、上述したような従来手法は、液晶パネル温度が一定という条件の下では動画の「ボヤケ」抑制には有効であるものの、液晶光学応答の温度依存性により光学応答遅延量に変化が生じた場合に、これに伴って変化する動画の「ボヤケ」量の変化に対する抑制効果はない。また、ＬＣＤの使用環境が通常の使用環境温度に比較して低温あるいは高温であるような場合にも、動画表示の「ボヤケ」状態改善は不十分とならざるを得ない。

図４は、液晶光学応答の温度依存性に起因する動画像の「ボヤケ」を説明するための図で、異なる２つの温度Ｔ１、Ｔ２の環境下での液晶の光学応答を比較して示したものである。図４の横軸は画素への白表示信号入力のタイミングをゼロ点にとった時間（ミリ秒：ｍｓ）であり、縦軸は液晶層を透過してくる光の透過率である。なお、Ｔ１は概ね３０℃、Ｔ２は概ね１０℃であり、環境温度差ΔＴは約２０℃である。

図４から明らかなように、液晶の光学応答は温度により大きく変化し、低温（Ｔ２）環境下での光学応答は、高温（Ｔ１）環境下での光学応答に比較して緩やかとなる。透過率が１０％から９０％に変化するまでに要する時間を「立ち上がり時間」と定義すると、温度Ｔ１の環境下での立ち上がり時間は約４ｍｓ、温度Ｔ２の環境下での立ち上がり時間は約１２ｍｓであり、当該環境温度差により、３倍程度もの光学応答の差異が認められる。

このように、黒表示状態の画素に白表示信号を入力した際の液晶光学応答速度は、液晶パネルが置かれた環境温度によって異なる。例えば、Ｔ１を夏場のＬＣＤ使用環境温度、Ｔ２を冬場のＬＣＤ使用環境温度とすれば、夏場と冬場とでは液晶光学応答の程度が異なり、季節により動画質変化を生じることとなる。また、ＬＣＤの使用環境温度（室内温度等）が一定であるとしても、液晶表示装置内での発熱等によって液晶そのものの温度は変動し得るから、これによっても動画表示の「ボヤケ」の程度が変動し得る。なお、同様の理由により、白表示状態の画素に黒表示信号を入力した際の液晶光学応答速度も液晶パネルが置かれた環境温度によって異なる。

図５Ａ、図５Ｂは、図２を用いて説明した従来手法により動画表示の「ボヤケ」を抑制した場合において、液晶温度が視認される動画像の画質に及ぼす影響を説明するための図である。この図に示した例では、液晶温度Ｔ１のとき（図５Ａ）に動画表示の「ボヤケ」が抑制されるように蛍光ランプの点灯状態が制御され、各発光領域の蛍光ランプの点灯・消灯信号は液晶表示パネルの垂直信号（画像書き込み信号）に対して、所定時間だけ遅延している。

図４を用いて説明したように、液晶温度が低いほど光学応答が遅延するから、より低温の液晶温度Ｔ２（図５Ｂ）における液晶光学応答は、第３段に示したタイミングチャートのように、液晶温度Ｔ１の場合に比較してより緩やかな立ち上がり（および立ち下がり）を示す。従って、このような緩やかな光学応答を示す液晶に対して、図５Ａに示したタイミングと同じタイミングで蛍光ランプを点灯させると、液晶光学応答の変化の途中経過が観察者に視認され、動画は「ボヤケ」た画像として視認される結果となる。

つまり、従来法によって動画質を改善しても、液晶温度が変化もしくは変動すれば、この液晶温度の違いに起因して動画像に「ボヤケ」を生じてしまう。もちろん、液晶温度を常に好ましい一定温度に維持することとすればこのような問題は解消するが、ＬＣＤの使用環境に依存しない一定の液晶温度を達成するためには、ヒータ等の外部熱源や当該熱源の駆動回路等が必要となり液晶表示装置全体の構成の複雑化やコスト・消費電力の増大を招く結果となる。

そこで、本発明の液晶表示装置では、各発光領域に設けられたバックライトの点灯信号に、「液晶の光学応答の温度依存性」を考慮した遅延手段を付与することとしている。以下に、実施例により、本発明の液晶表示装置の構成および動作を説明する。

図６は、本発明の液晶表示装置の概略構成を説明するためのブロック図で、この液晶表示装置１０は、表示制御装置１１、水平駆動回路１２、垂直駆動回路１３、液晶表示パネル１４、インバータ回路１５、および液晶表示パネル１４の背面に設けられた照明部（バックライト）１４ａ−１及び１４ａ−２と、１４ｂ−１及び１４ｂ−２と、１４ｃ−１及び１４ｃ−２と、１４ｄ−１及び１４ｄ−２（以下、１４ａ−１及び１４ａ−２〜１４ｄ−１及び１４ｄ−２とする。）と、を備えている。

液晶表示パネル１４には、垂直走査線と水平信号線の交点にマトリクス状に配列された画素と各画素のそれぞれに対応付けられて接続されたスイッチ（ＴＦＴ）とが設けられている（不図示）。

表示制御装置１１、水平駆動回路１２、及び垂直駆動回路１３により液晶表示制御部が構成され、垂直駆動回路１３が画素に接続されたスイッチの駆動により画素をライン状に選択し１画面を１フレーム周期で走査する。そして、水平駆動回路１２により１フレーム周期の走査に同期して選択されたラインの画素に画像信号が書き込まれる。

インバータ回路１５は、液晶表示パネル１の背面で区分された発光領域を、液晶表示制御部から出力される垂直同期信号に対して遅延させながら垂直走査線方向に順次点灯させるためのもので、このインバータ回路１５には垂直同期信号に基づいて発光領域毎の遅延時間を決定するタイミング信号を生成するタイミング回路としての位相同期信号発生部１８が設けられている。

インバータ回路１５内には、ランプ駆動制御部（ランプ点灯駆動部）１６、温度検出部１７、及び位相同期信号発生部１８が備えられている。また、液晶表示パネル１４の背面は複数の発光領域（図６では４つの発光領域１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが例示されている）に画定され、それぞれの発光領域に蛍光ランプ（図中では発光領域毎に２本の蛍光ランプが例示されている：符号１４ａ−１及び１４ａ−２ないし１４ｄ−１及び１４ｄ−２参照）が設けられて各発光領域のバックライトを構成している。

特許文献１に開示されている液晶表示装置においては、複数の発光領域における複数の蛍光ランプそれぞれに対応付けられた複数のインバータが必要となるのに対して、本発明の液晶表示装置においては、複数の発光領域における複数の蛍光ランプの点灯状態は単一のインバータによって制御される。そして、単一のインバータ（インバータ回路１５）によってバックライト点灯・消灯制御を可能とすることで、インバータ構成部品の共有化、並びに電気的接続に必要なコネクタ類の削減することが可能となり、使用電子部品の低減およびインバータ基板の省スペース化を達成することができる。

表示制御装置１１は、入力された画像データに基づいて、表示点灯させたい画素のそれぞれをＯＮ／ＯＦＦするための信号を、水平駆動回路１２および垂直駆動回路１３に出力するとともに、インバータ回路１５内に設けられた位相同期信号発生部１８に垂直同期信号を出力する。

インバータ回路１５内に設けられた温度検出部１７は、液晶パネルの温度を検知するセンサ（不図示）を備えており、検知した液晶パネルの温度に対応する信号（液晶温度信号）を位相同期信号発生部１８に対して出力する。

位相同期信号発生部１８は、表示制御装置１１からの垂直同期信号と温度検出部１７からの液晶温度信号とに基づいて、各発光領域に設けられたバックライト（蛍光ランプ）毎の点灯・消灯のタイミングを決定し、これをタイミング信号として、インバータ回路１５内のランプ駆動制御部１６に出力する。そして、ランプ駆動制御部１６は、このタイミング信号に基づいて液晶表示パネル１４の背面に区画して設けられた各発光領域のバックライト（蛍光ランプ）の点灯・消灯を制御する。つまり、インバータ回路１５内で生成される各発光領域毎（蛍光ランプ毎）のタイミング信号は、液晶光学応答の温度依存性を考慮した場合の各蛍光ランプの点灯を適正に遅延させる信号となっている。

図７は、図６を参照して既に説明した、温度検出部１７および位相同期信号発生部１８の構成をさらに説明するためのブロック図である。温度検出部１７は、温度センサ２１、演算増幅器２２、及び２つの抵抗２３、２４で回路構成されている。また、位相同期信号発生部１８は、温度タイミング回路３０、発光領域１、２、３、及び４のそれぞれに対応付けられたＯＮタイミング回路４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、及び４０Ｄ、ならびに、発光領域２、３、及び４のそれぞれに対応付けられたＯＦＦタイミング回路５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄを備えている。

温度検出部１７は、負性サーミスタなどの温度センサ２１をインバータ基板上に搭載することにより、インバータ基板上の温度、つまり液晶表示装置の環境温度に近い温度が温度センサ２１に検知される。温度センサ２１に検知された温度情報は温度センサ２１の抵抗値の違いとして現れるから、この温度による抵抗変化を電気信号として演算増幅器２２からなる増幅装置に入力すると、液晶パネル温度と相関をもつ信号が増幅されて液晶温度信号として出力される。

温度タイミング回路３０は、４つの抵抗３１、３２、３３、及び３４、トランジスタ３５、ダイオード３６、２つの論理回路３７及び３８、並びにコンデンサ３９から構成されている。

温度タイミング回路３０は、外部入力型のワンショットマルチバイブレータであり、温度検知部１７からの液晶温度信号はトランジスタ３５のベースに入力され、ゲートスタートパルス信号（外部からの垂直信号）に同期し、かつ、温度センサ２１により検知された温度に応じたパルス幅のタイミング信号（後述するｔ_Ｔ（Ｔ１）やｔ_Ｔ（Ｔ２））を出力することが可能である。なお、生成される信号のタイミングは、ＮＡＮＤゲートからなる論理回路３７及び３８と、抵抗３２、並びにコンデンサ３９の充放電時定数で決まる。

発光領域１（図９参照）に対応付けられるＯＮタイミング回路４０Ａは、２つの抵抗４１及び４２、２つの論理回路４３及び４４、および、コンデンサ４５から構成されており、その入力端は、論理回路５１を介して温度タイミング回路３０と接続され、出力端に接続された論理回路５２を介して、第１の発光領域へのタイミング信号（Ｌ１）を出力する。

このＯＮタイミング回路４０Ａの基本構成は、上述の温度タイミング回路３０と同様で、外部入力型のワンショットマルチバイブレータであるが、ＯＮタイミング回路４０Ａへの外部入力信号が温度タイミング回路３０からの出力信号であることが特徴である。なお、このＯＮタイミング回路４０Ａにより生成されるＯＮタイミングは、論理回路４３及び４４、抵抗４１、並びにコンデンサ４５により決まり、後述する発光領域１（図９）のＯＮタイミング時間（ｔ_Ｒ）に係る信号を発生させる。

ＯＮタイミング回路４０Ｂ、４０Ｃ、及び４０Ｄと、ＯＦＦタイミング回路５０Ｂ、５０Ｃ、及び５０Ｄは、何れもＯＮタイミング回路４０Ａと同一の回路構成であり、これらのＯＮタイミング回路４０Ｂ、４０Ｃ、及び４０Ｄと、ＯＦＦタイミング回路５０Ｂ、５０Ｃ、及び５０Ｄとは、論理回路５３、５５、及び５７を介して接続され、ＯＦＦタイミング回路５０Ｂ、５０Ｃ、及び５０Ｄのそれぞれの出力端からは論理回路５４、５６、及び５８を介して、発光領域２、３、及び４へのタイミング信号Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４が出力される。

ここで、発光領域２のＯＦＦタイミング回路５０Ｂは発光領域１のＯＮタイミング回路４０Ａへの入力信号をトリガとして、発光領域３のＯＦＦタイミング回路５０Ｃは発光領域２のＯＮタイミング回路４０Ｂへの入力信号をトリガとして、さらに、発光領域４のＯＦＦタイミング回路５０Ｄは発光領域３のＯＮタイミング回路４０Ｃへの入力信号をトリガとして、順次動作を開始し、発光領域相互の所定遅延量（ｔＶ）に係る信号を発生する。

図８は、図６を参照して説明したランプ駆動制御部１６の構成を部分的に説明するためのブロック図である。なお、図８には発光領域１に対応したランプ駆動制御回路のみが示されているが、他の発光領域に対応するランプ駆動制御回路の構成も同様である。また、２本の蛍光ランプ１４ａ−１及び１４ａ−２が例示されているが、各発光領域に設ける蛍光ランプの数は増減可能である。

図８に示した回路は、３つのトランジスタ６１、６３、及び６９、２つのコンデンサ６２及び６８、３つの抵抗６４、６５、及び６６、励磁用コイル６７、並びに、２つのランプ駆動用高圧トランス７１及び７２により構成される。図８に示した回路は、ランプ駆動用高圧トランス７１及び７２と蛍光ランプ１４ａ−１及び１４ａ−２、並びに励磁用コイル６７からなる自励式ランプ駆動回路であり、特定のランプ点灯周波数で発振する。図７で示した発光領域１へのタイミング信号（Ｌ１）はトランジスタ６１に入力され、垂直同期信号および液晶パネル温度で制御されたタイミングで発光領域１の蛍光ランプ１４ａ−１及び１４ａ−２を点灯させる。なお、回路構成は他励式ランプ駆動のものとすることも可能である。

図９は、本発明の液晶表示装置における各発光領域１、２、３、及び４の点灯タイミングを、ゲートスタートパルスのタイミングおよび液晶パネル温度とともに示すタイミングチャートである。この図の最上段に示したゲートスタートパルスはインバータ回路１５の入力信号であり、図６に示した表示制御装置１１から位相同期信号発生部１８に入力される垂直同期信号である。

図７に示したように、インバータ回路１５内の温度検出部１７には温度センサ２１が設けられており、温度検出部１７から出力された液晶温度信号が位相同期信号発生部１８内に設けられた温度タイミング回路３０に入力される。温度タイミング回路３０は、ロジック構成によるゲートスタートパルス信号同期タイミング回路であり、温度検出部１７からの出力信号に基づいて、ゲートスタートパルスからの同期タイミング時間ｔ_Ｔに対して、液晶パネル温度に応じたタイミング調整（温度補正）を行ってタイミング調整信号を出力する。

つまり、図９において、液晶パネル温度がＴ１と検知された場合には、発光領域１のタイミングチャートに示したＯＦＦタイミング（ｔ_Ｔ（Ｔ１））を生成し、液晶パネル温度がＴ２となった場合には、同じく発光領域１に示したＯＦＦタイミング（ｔ_Ｔ（Ｔ２））が生成される。

以下、適宜、図６に戻り説明を続けると、インバータ回路１５は、温度検出部１７の増幅率設定と温度タイミング回路３０内の回路定数（抵抗３２、コンデンサ３９）による充電率調整によって液晶パネルの実温度との相関調整を行う回路構成とされているため、温度センサ２１が液晶表示パネル１４上に直接配置されない状態でも液晶温度信号の生成が可能である。

本発明の液晶表示装置１０の液晶表示パネル１４と、その背面に設けられたバックライト及びインバータ回路１５との配置関係は、図１に示されたものと同様であり、バックライトである蛍光ランプ１４ａ−１及び１４ａ−２ないし１４ｄ−１及び１４ｄ−２は液晶表示パネル１４の背面に隣接して設けられ、インバータ回路１５はバックライトに隣接して配置されている。そして、液晶温度信号を生成する温度検出部１７は、図６に示したように、インバータ回路１５内に設けられている。

液晶温度を決定する要因としては、液晶表示装置１０の置かれている環境温度やバックライトである蛍光ランプ１４ａ−１及び１４ａ−２ないし１４ｄ−１及び１４ｄ−２）の点灯による発熱などがあるが、中でもバックライトからの発熱は液晶温度の変動の主要因であるため、液晶表示装置は、バックライトからの発熱を液晶表示パネル面から均一に外部環境へと放熱される設計とされている。

このため、バックライトに隣接して配置されているインバータ回路１５の環境温度が、液晶表示パネル１４の温度変化に伴って変動し、しかもその温度変化は液晶表示パネル１４の温度変化と極めて良い相関関係をもつ。つまり、本実施例で説明したように、インバータ回路１５に温度検出部１７を設けることとすれば、複雑な温度計測を行うことなく、液晶表示パネル１４の温度モニタリングが可能となる。

以降、適宜、図９を参照して説明を続けると、発光領域１のＯＮタイミング時間（ｔ_Ｒ）に係る信号は、ロジックから構成されるＯＮタイミング回路４０Ａにより発生させられ、これを発光領域１のタイミング信号Ｌ１としてランプ駆動制御部１６に入力して発光領域１に設けられた蛍光ランプを点灯させる。ＯＮタイミング回路４０Ａは、基本的には、温度タイミング回路３０と同じ信号同期タイミング回路であるが、ＯＮタイミング時間（発光領域１に属するランプを点灯する時間）はｔ_Ｒである。なお、発光領域２、３、及び４に対応付けられて設けられたＯＮタイミング回路（４０Ｂ、４０Ｃ、及び４０Ｄ）も（図７参照）、ＯＮタイミング回路４０Ａと同じＯＮタイミング時間ｔ_Ｒを発生する。

発光領域２、発光領域３、及び発光領域４のそれぞれのＯＦＦタイミング時間は、図７に示したＯＦＦタイミング回路５０Ｂ、５０Ｃ、及び５０Ｄによって発生させる。なお、これらのＯＦＦタイミングは温度タイミング回路３０から出力されるタイミング調整信号とは無関係であり、発光領域２のＯＦＦタイミングは発光領域１の点灯開始時間からｔ_Ｖだけ遅延するように、発光領域３のＯＦＦタイミングは発光領域２の点灯開始時間からｔ_Ｖだけ遅延するように、そして、発光領域４のＯＦＦタイミングが、発光領域３の点灯開始時間からｔ_Ｖだけ遅延するように発生される。これらのタイミング信号Ｌ２、Ｌ２、及びＬ４が、ランプ駆動制御部１６に入力されて発光領域２、３、及び４に設けられた蛍光ランプを点灯させる。

このように、発光領域１、２、３、及び４は、１フレーム毎のゲートスタートパルスに同期する遅延を受けて順次点灯するが、遅延を決定するタイミングパラメータｔ_Ｔ、ｔ_Ｖ、及びｔ_Ｒのうち液晶パネルの温度に依存して変化するパラメータはｔ_Ｔのみであり、ＯＮタイミング時間ｔ_Ｒおよび発光領域２、３、及び４のＯＦＦタイミングｔ_Ｖは、何れも液晶表示パネルの垂直信号周期に依存する固定値である。

図１０及び図１１は、図９に示したタイミングで点灯・消灯する発光領域を備えた液晶表示装置により、どのように動画が視認されるかを説明するためのタイミングチャートで、図１０は、液晶パネル温度が相対的に高温の場合、図１１は、液晶パネル温度が相対的に低温の場合のチャートである。

図１０及び図１１に示されているように、液晶パネル温度の違いに対応して液晶の光学応答は変化するが、この液晶光学応答の変化に応じて蛍光ランプの点灯・消灯タイミング（遅延量）が適正化され、その結果、何れの液晶パネル温度においても液晶光学応答変化の途中経過は観察者に視認されることがない。つまり、液晶パネル温度とは無関係に、動画表示の「ボヤケ」が抑制されて動画質の向上が図られる。

本発明により、複数の発光領域のそれぞれに設けられた蛍光ランプの点灯状態を単一のインバータで制御可能とする液晶表示装置、および、液晶光学応答の温度依存性に起因する動画像の「ボヤケ」を軽減した液晶表示装置が提供される。

動画質を向上するために液晶表示部を垂直走査方向に対して複数個の発光領域に分割した構成の液晶表示装置の概略構成を説明するための図である。 特許文献１の図１に示されている照明部の構成を説明するための図である。 図２に示した構成の液晶表示装置における、画像書き込み信号に対する液晶光学応答、蛍光ランプの点灯タイミング、および、観察者に知覚される視認画像のそれぞれのタイミングチャートである。 液晶光学応答の温度依存性を説明するための図である。 異なる液晶温度でのそれぞれの視認画像を説明するための図である。 異なる液晶温度でのそれぞれの視認画像を説明するための図である。 本発明の液晶表示装置の構成の概略を説明するためのブロック図である。 本発明の液晶表示装置が備える温度検出部および位相同期信号発生部の構成を説明するためのブロック図である。 本発明の液晶表示装置が備えるランプ駆動制御部の構成を説明するためのブロック図である。 本発明の液晶表示装置における各発光領域１、２、３、及び４の点灯タイミングを、ゲートスタートパルスのタイミングおよび液晶パネル温度とともに示すタイミングチャートである。 本発明の液晶表示装置による動画の視認状態を説明するためのタイミングチャートである（相対的に高温の場合）。 本発明の液晶表示装置による動画の視認状態を説明するためのタイミングチャートである（相対的に低温の場合）。

符号の説明

１０ 液晶表示装置
１１ 表示制御装置
１２ 水平駆動回路
１３ 垂直駆動回路
１４ 液晶表示パネル
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 発光領域
１４ａ−１、１４ａ−２、１４ｂ−１、１４ｂ−２、１４ａ−１、１４ａ−２、１４ｂ−１、１４ｂ−２ 蛍光ランプ
１５ インバータ回路
１６ ランプ駆動制御部
１７ 温度検出部
１８ 位相同期信号発生部

Claims (4)

1. 複数の垂直走査線と複数の水平信号線との交点にマトリクス状に配列された複数の画素と、各画素のそれぞれに対応付けられて接続されたスイッチ素子と、を有する液晶表示パネルと、
   前記複数の垂直走査線を順次選択し、前記垂直走査線に接続されたスイッチ素子をＯＮにすることにより前記複数の画素をライン状に選択して１画面を１フレーム周期で走査する垂直駆動回路と前記１フレーム周期の走査に同期して前記選択されたラインの画素に前記スイッチング素子を介して画像信号を書き込む水平駆動回路とを有する液晶表示制御部と、
   前記垂直走査線方向に区分された複数の発光領域により前記液晶パネル表示部を照明する照明部と、
   前記液晶表示制御部から前記垂直走査線の走査と同期して出力される垂直同期信号に対して遅延させながら、前記垂直走査線方向に順次前記複数の発光領域を点灯させるインバータ回路とを備え、
   前記インバータ回路には前記垂直同期信号に基づいて前記発光領域毎の遅延時間を決定するタイミング信号を生成する位相同期信号発生回路が設けられており、
   前記発光領域はｎ個（ｎは２以上の自然数）の領域に区分されており、前記位相同期信号発生回路は、１番目の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路と、２番目以降の各発光領域毎に対応付けられて直列接続されたＯＮタイミング回路とＯＦＦタイミング回路を有し、
   前記１番目の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路には前記垂直同期信号に同期したタイミング信号が入力され、
   前記ＯＮタイミング回路のそれぞれは対応付けられた各発光領域の照明をＯＮするタイミング信号を出力するとともに、
   ｋ番目（ｋ＝１，２，・・・，（ｎ−１））の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路と、（ｋ＋１）番目の発光領域に対応付けられたＯＦＦタイミング回路と、が順次接続されており、
   （ｋ＋１）番目の発光領域に対応付けられたＯＦＦタイミング回路が、ｋ番目の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路への入力信号により動作開始されて前記（ｋ＋１）番目の発光領域の照明をＯＮするタイミング信号の発生を所定時間遅延させることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記インバータ回路には、前記液晶表示パネル部の温度を検出して温度信号を生成する温度検出部を有し、
   前記位相同期信号発生回路には、前記温度検出部からの温度信号と前記垂直同期信号とに基づいて、前記垂直同期信号に同期するとともに前記温度信号に応じたパルス幅の温度タイミング信号を生成する温度タイミング回路が設けられ、
   前記１番目の発光領域に対応付けられたＯＮタイミング回路には前記垂直同期信号に同期した前記温度タイミング信号が入力されることにより、
   前記温度信号に基づいて前記発光領域毎の遅延時間を決定するタイミング信号を生成する請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記インバータ回路が、前記温度検出部の増幅率設定と前記位相同期信号発生回路の回路定数による充電率調整とにより、前記液晶表示パネル部の実温度との相関調整がなされていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記温度検出部が、温度センサと演算増幅器とを備え、前記温度信号は前記温度センサの抵抗値変化に対応する電気信号が、前記演算増幅器により増幅された信号であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液晶表示装置。
   

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