WO2011093132A1 - 表示装置および表示方法 - Google Patents

Abstract

　バックライトユニットの適切な発光制御を通じて、クロストークの発生を抑えつつ、十分な輝度を確保するため、表示装置１１０は、複数の映像表示ラインを有する液晶パネル１５８と、液晶パネルに入力映像信号の第１フィールドデータと、第１フィールドデータとは内容が異なり、時系列的に次のフィールドデータである第２フィールドデータとからなる表示データを走査方式で表示させる表示制御部１５６と、液晶パネルの背面側に配置され、走査方向に対応して区画された、液晶パネルにおける複数の領域それぞれに照射する光を発光する複数の光源を有するバックライトユニット１６２と、表示制御部による第１フィールドデータの走査時間および第２フィールドデータの走査時間より短い遷移時間で複数の光源における消灯状態と発光状態とを遷移させるバックライト制御部１６４と、を備える。

Description

表示装置および表示方法

　本発明は、液晶パネルの背面側に配置されたバックライトユニットの発光制御を行う表示装置および表示方法に関する。

　近年、液晶パネルに、両眼視差のある左右２つの映像データ（右眼用映像データおよび左眼用映像データ）を表示し、観察者に対してあたかもオブジェクトが立体的に存在するように知覚させる立体映像技術が脚光を浴びている。このような立体的な映像表示を実現するための技術については、様々な提案がなされており、例えば、μｐｏｌやＸｐｏｌ（登録商標）といった偏光フィルタ方式（パッシブタイプ）や、電子シャッタ方式（アクティブタイプ）が提案されている。

　偏光フィルタ方式を用いた立体映像技術では、例えば、液晶パネルの表示面に、偏光特性が異なる２種類の偏光フィルタが隔行で（水平ライン毎に）交互に配置される。そして、一方の偏光フィルタが配置された液晶パネルの奇数ラインに右眼用映像データを、他方の偏光フィルタが配置された液晶パネルの偶数ラインに左眼用映像データを表示させると、観察者は、偏光眼鏡を通じて、隔行の水平ラインに示された右眼映像を右眼で、左眼映像を左眼で視認し、両眼視差による立体映像を知覚することが可能となる（例えば、特許文献１）。

特開２００４―１５７４２５号公報

　上述した偏光フィルタ方式を用いた立体映像技術は、表示映像のちらつきであるフリッカが生じず、映像を知覚するタイミングが左右の眼で異ならないといった点で電子シャッタ方式より優れている。しかし、液晶パネル上の偏光特性の異なる２つの領域（上述した例では奇数ラインと偶数ライン）それぞれに、右眼用映像データまたは左眼用映像データを固定的に表示するので、片眼で知覚できる映像の解像度は、液晶パネル全体の解像度と比較して約１／２となり、電子シャッタ方式より劣ってしまう。

　そこで、偏光特性の異なる２つの領域に右眼用映像データと左眼用映像データとをそれぞれ交互に切換表示し、それを観察する際に利用する偏光眼鏡の左右の偏光特性を映像データの切換表示に同期させて切り換えることで、解像度を劣化させることなく、観察者に立体映像を知覚させる技術が新たに検討されている。

　かかる新たな技術では、液晶パネルの表示切換のみならず、偏光眼鏡の偏光特性も切り換えなくてはならない。このような状況下で、液晶パネルの輝度の向上を図るべく、液晶パネルを照射するバックライトユニットの発光時間を単純に長くとると、任意のフィールドデータと内容が異なる前後のフィールドデータとのクロストークが生じてしまう。しかし、このような事態を回避すべく、バックライトユニットの発光時間を単純に短くすると、液晶パネル内で輝度にバラツキが生じたり、表示に必要な輝度を得ることができなくなったりしてしまう。

　そこで、本発明は、このような課題に鑑み、バックライトユニットの適切な発光制御を通じて、クロストークの発生を抑えつつ、十分な輝度を確保することが可能な表示装置および表示方法を提供することを目的としている。

　上記課題を解決するために、本発明の表示装置は、複数の映像表示ラインを有する液晶パネルと、液晶パネルに入力映像信号の第１フィールドデータと、第１フィールドデータとは内容が異なり、時系列的に次のフィールドデータである第２フィールドデータとからなる表示データを走査方式で表示させる表示制御部と、液晶パネルの背面側に配置され、走査方向に対応して区画された、液晶パネルにおける複数の領域それぞれに照射する光を発光する複数の光源を有するバックライトユニットと、表示制御部による第１フィールドデータの走査時間および第２フィールドデータの走査時間より短い遷移時間で複数の光源における消灯状態と発光状態とを遷移させるバックライト制御部と、を備える。

　バックライト制御部は、複数の光源のうちの液晶パネルの映像表示ラインにおける先頭ラインに対応する光源の発光開始タイミングを、時系列的に１つ前のフィールドデータの表示終了タイミングに基づいて決定し、液晶パネルの映像表示ラインにおける最終ラインに対応する光源の発光終了タイミングを、時系列的に次のフィールドデータの表示開始タイミングに基づいて決定してもよい。また、バックライト制御部は、各光源それぞれの発光時間を等しくしてもよい。

　液晶パネルは、所定の偏光特性を有する第１表示領域と、第１表示領域と偏光特性の異なる第２表示領域とを有し、両眼視差による立体映像を知覚させるための右眼用映像データと左眼用映像データとを取得するデータ取得部と、取得された右眼用映像データと左眼用映像データとを保持するフレームメモリと、右眼用映像データにおける第１表示領域に対応する映像データおよび左眼用映像データにおける第２表示領域に対応する映像データを組み合わせて得られる第１フィールドデータと、右眼用映像データにおける第２表示領域に対応する映像データおよび左眼用映像データにおける第１表示領域に対応する映像データを組み合わせて得られる第２フィールドデータとを交互に配置して表示データを生成する表示データ生成部と、をさらに備えてもよい。

　第１表示領域および第２表示領域は、一方が液晶パネルの映像表示ラインにおける奇数ラインであり、他方が映像表示ラインにおける偶数ラインであってもよい。

　表示データ生成部は、第１フィールドデータおよび第２フィールドデータのいずれか一方のみから表示データを生成してもよい。

　上記課題を解決するために、本発明の表示方法は、複数の映像表示ラインを有する液晶パネルに、入力映像信号の第１フィールドデータと、第１フィールドデータとは内容が異なり、時系列的に次のフィールドデータである第２フィールドデータとからなる表示データを走査方式で表示させ、液晶パネルの背面側に配置され、走査方向に対応して区画された、液晶パネルにおける複数の領域それぞれに照射する光を発光する複数の光源を有するバックライトユニットを、表示データの走査時間より短い遷移時間で複数の光源における消灯状態と発光状態とを遷移させるように制御する。

　液晶パネルは、所定の偏光特性を有する第１表示領域と、第１表示領域と偏光特性の異なる第２表示領域とを有し、両眼視差による立体映像を知覚させるための右眼用映像データと左眼用映像データとを取得し、右眼用映像データにおける第１表示領域に対応する映像データおよび左眼用映像データにおける第２表示領域に対応する映像データを組み合わせて得られる第１フィールドデータと、右眼用映像データにおける第２表示領域に対応する映像データおよび左眼用映像データにおける第１表示領域に対応する映像データを組み合わせて得られる第２フィールドデータとを交互に配置して表示データを生成してもよい。

　本発明の表示装置は、バックライトユニットの適切な発光制御を通じて、内容の異なる前後のフィールドデータ同士のクロストークの発生を抑えつつ、バックライトユニットにおける光源の発光時間を確保し、十分な輝度を得ることが可能となる。

表示システムを構成する各装置の概略的な関係を示した説明図である。 表示装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。 表示データ生成部の具体的な動作を説明するための機能ブロック図である。 表示データ生成部の動作基準となる各信号を示したタイミング図である。 液晶パネルの表示面の構成を説明するための説明図である。 液晶パネルに表示される表示データと偏光眼鏡を通じて知覚する映像との関係を示した説明図である。 バックライトユニットの構成例を示した説明図である。 表示制御部、偏光眼鏡およびバックライト制御部の動作を説明するためのタイミングチャートである。 表示制御部、偏光眼鏡およびバックライト制御部の動作を説明するためのタイミングチャートである。 表示データ生成部の他の動作を説明するためのタイミング図である。 表示方法の全体的な流れを示したフローチャートである。 液晶パネルの他の例における表示面の構成を説明するための説明図である。

　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（表示システム１００）
　図１は、表示システム１００を構成する各装置の概略的な関係を示した説明図である。表示システム１００は、表示装置１１０と、偏光眼鏡１２０とを含んで構成される。表示装置１１０は、例えば、放送電波を通じて放送局１１２から、もしくは、インターネット、ＬＡＮ、専用回線等の通信網１１４を通じてサーバ装置１１６から、または、ＤＶＤ、ＢＤ、ＵＳＢメモリといった記憶媒体１１８から、両眼視差による立体映像を知覚させるための立体映像データ（右眼用映像データと左眼用映像データ）を取得し、装置自体に搭載された液晶パネルに表示する。偏光眼鏡１２０には、偏光フィルタが設けられている。観察者は、偏光眼鏡１２０を装着することによって、表示装置１１０で表示される右眼用映像データと左眼用映像データとを、右眼および左眼でそれぞれ視認して、両眼視差による立体映像を知覚することができる。以下、表示装置１１０を構成する各機能部について説明し、その後、当該表示装置１１０を用いた表示方法を詳述する。

（表示装置１１０）
　図２は、表示装置１１０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。図２に示すように、表示装置１１０は、データ取得部１５０と、フレームメモリ１５２と、表示データ生成部１５４と、表示制御部１５６と、液晶パネル１５８と、赤外線通信部１６０と、バックライトユニット１６２と、バックライト制御部１６４と、操作部１６６とを含んで構成される。

　データ取得部１５０は、右眼用映像データと左眼用映像データとで構成される映像信号である立体映像データを、例えば、３０Ｈｚのフレーム周波数で取得する。ここで、フレームは映像を構成する１の画像をいい、インターレース方式において、そのフレームを奇数ラインと偶数ラインとに分けた画像をフィールドという。したがって、データ取得部１５０は、右眼用映像データおよび左眼用映像データによる画像を毎秒３０枚取得することができる。また、データ取得部１５０は、右眼用映像データと左眼用映像データとを異なる経路（回線）から個々に取得してもよいし、１の経路から一体的なデータ（例えばサイドバイサイド方式によるデータ）として取得してもよい。

　フレームメモリ１５２は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等を含んで構成され、データ取得部１５０で取得された右眼用映像データと左眼用映像データとを一時的に保持する。なお、ＨＤＤは正確には装置であるが、説明の便宜上本説明では他の記憶媒体と同義として扱う。

　表示データ生成部１５４は、フレームメモリ１５２から右眼用映像データおよび左眼用映像データを読み出し、右眼用映像データにおける第１表示領域に対応する映像データおよび左眼用映像データにおける第２表示領域に対応する映像データを組み合わせて得られる第１フィールドデータと、右眼用映像データにおける第２表示領域に対応する映像データおよび左眼用映像データにおける第１表示領域に対応する映像データを組み合わせて得られる、時系列的に次のフィールドデータである第２フィールドデータとを、フレーム周波数の２倍の周波数（例えば６０Ｈｚ）で交互に配置して表示データを生成する。ここで、液晶パネル１５８は、先頭ラインから最終ラインまでの複数の映像表示ラインを有し、第１表示領域および第２表示領域は、一方が液晶パネル１５８の映像表示ラインのうちの奇数ライン（奇数番の水平ライン）であり、他方が映像表示ラインのうちの偶数ライン（偶数番の水平ライン）である。

　ただし、本実施形態において、表示データ生成部１５４は、第１フィールドデータと第２フィールドデータとをそれぞれ２回ずつ繰り返し生成するので、フレーム周期（１フレーム）の間に、２つの第１フィールドデータと２つの第２フィールドデータを生成する。したがって、フィールド周波数はフレーム周波数の４倍（フレーム周波数が３０Ｈｚの場合１２０Ｈｚ）となる。かかる構成により、液晶パネル１５８への表示データの走査時間（走査開始から走査終了までの時間）を短縮することができる。ここでは、第１フィールドデータと第２フィールドデータとが切り換わった場合、互いのフィールドデータを「内容が異なるフィールドデータ」と表現し、２回ずつ繰り返す同一のフィールドデータと区別している。

　図３は、表示データ生成部１５４の具体的な動作を説明するための機能ブロック図であり、図４は、表示データ生成部１５４の動作基準となる各信号を示したタイミング図である。まず、表示データ生成部１５４のカウンタ１５４ａは、フィールド周波数（例えば１２０Ｈｚ）／２×水平ラインの総数（例えば１０８０）で表される水平同期信号（図４参照）のエッジ（立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジ）毎にカウント値をインクリメントし、水平ラインの総数に至ったタイミングでそのカウント値をリセットする。また、カウンタ１５４ａは、インクリメントされたカウント値をカウント信号を通じてフレームメモリ１５２に出力する。したがって、垂直同期信号（図４参照）の１周期（１クロック）の間に１から水平ラインの総数までを４回（フィールドデータ４つ分）繰り返してカウントすることとなる。

　フレームメモリ１５２は、カウンタ１５４ａからカウント信号が入力されると、そのカウント信号が示すカウント値に相当する右眼用映像データおよび左眼用映像データの水平ラインをそれぞれ表示データ生成部１５４のスイッチ１５４ｂに出力する。したがって、垂直同期信号の１周期の間に水平ライン単位で同一の右眼用映像データおよび左眼用映像データがそれぞれ４回出力されることとなる。

　表示データ生成部１５４の排他的論理和回路１５４ｃは、水平同期信号と垂直同期信号との排他的論理和を計算して、スイッチ１５４ｂがいずれの映像データを出力するかを判定するための映像データ切換信号（図４参照）を生成する。したがって、映像データ切換信号は、垂直同期信号が負の間、水平同期信号と同じ信号となり、垂直同期信号が正の間、水平同期信号を論理反転した信号になる。

　スイッチ１５４ｂは、フレームメモリ１５２から、カウント値に相当する右眼用映像データおよび左眼用映像データの水平ラインを並行して順次入力し、排他的論理和回路１５４ｃから入力した映像データ切換信号に応じて、いずれか一方の水平ラインを出力する。具体的に、映像データ切換信号が負のときには右眼用映像データの水平ラインを、映像データ切換信号が正のときには左眼用映像データの水平ラインを出力する。

　したがって、図４に示すように、垂直同期信号が負の間、第１フィールドデータ１８０が２回繰り返し生成され、垂直同期信号が正の間、第２フィールドデータ１８２が２回繰り返し生成される。このとき、第１フィールドデータ１８０の奇数ライン（第１表示領域）は、右眼用映像データの奇数ラインとなり、第１フィールドデータ１８０の偶数ライン（第２表示領域）は、左眼用映像データの偶数ラインとなっている。また、第２フィールドデータ１８２の奇数ラインは、左眼用映像データの奇数ラインとなり、第２フィールドデータ１８２の偶数ラインは、右眼用映像データの偶数ラインとなっている。

　また、ここでは、一旦フレームメモリ１５２に保持された右眼用映像データおよび左眼用映像データを順次取り出して、第１フィールドデータ１８０と第２フィールドデータ１８２とからなる表示データを生成しているが、表示データ生成部１５４は、データ取得部１５０が取得した右眼用映像データおよび左眼用映像データを直接加工し、表示データ生成部１５４の後段に再配置されたフレームメモリ１５２に保持する構成とすることもできる。この場合、フレームメモリ１５２には、第１フィールドデータ１８０と第２フィールドデータ１８２とが６０Ｈｚで交互に保持され、表示制御部１５６がフレームメモリ１５２から同一のフィールドデータを２回ずつ読み出すことでフィールド周期を１２０Ｈｚに上げている。

　かかる構成では、フレームメモリ１５２が、右眼用映像データおよび左眼用映像データの両方を保持する代わりに、右眼用映像データと左眼用映像データとの総和の１／２のデータ容量である第１フィールドデータ１８０または第２フィールドデータ１８２のいずれか一方のみを保持すればよいこととなるので、フレームメモリ１５２の容量を著しく削減することが可能となる。

　表示制御部１５６は、表示データ生成部１５４で生成された表示データを液晶パネル１５８に走査方式で順次表示させる。ここで、走査方式（プログレッシブ方式、インターレース方式等）は、液晶パネル１５８に映像表示ライン（水平ライン）単位で左から右に表示し、それを上から下に順次繰り返して、表示データ全体を表示する方式をいう。本実施形態において、表示制御部１５６は、プログレッシブ方式を用いて表示データを液晶パネル１５８に表示させている。

　液晶パネル１５８は、液晶組成物を２枚のガラス板に封入して形成され、表示制御部１５６の制御信号を受けて、自己が有する複数の映像表示ラインに表示データを表示する。また、液晶パネル１５８の表示面には、偏光特性が異なる２つの偏光フィルタが、隔行で（１ライン毎に）並置されている。ここで、偏光特性が異なるとは、偏光フィルタとして直線偏光を利用する場合、一方の偏光フィルタと他方の偏光フィルタとの偏光が例えば直交しており、偏光フィルタとして円偏光を利用する場合、一方の偏光フィルタが右偏光であり、他方の偏光フィルタが左偏光であることをいう。

　図５は、液晶パネル１５８の表示面の構成を説明するための説明図である。図５において液晶パネル１５８の第１表示領域としての映像表示ラインにおける奇数ライン（ｏｄｄ）１８４の表示面には、任意の偏光特性を有する第１フィルタが形成され、液晶パネル１５８の第２表示領域としての映像表示ラインにおける偶数ライン（ｅｖｅｎ）１８６の表示面には、第１フィルタとは偏光特性が異なる第２フィルタが形成されている。

　具体的に、映像表示ラインにおける奇数ライン１８４に形成された第１フィルタには、偏光軸が水平方向と垂直な方向にある直線偏光として画像光が入射し、この入射した画像光に対して＋λ（波長）／４分の位相差を与えて右回りの円偏光として射出する。また、映像表示ラインにおける偶数ライン１８６に形成された第２フィルタは、入射した画像光に対して－λ／４分の位相差を与えて左回りの円偏光として射出する。したがって、奇数ライン１８４の第１フィルタを透過した右眼用映像データまたは左眼用映像データの画像光と、偶数ライン１８６の第２フィルタを透過した右眼用映像データまたは左眼用映像データの画像光とは、図５において矢印で模式的に示したように、その偏光の回転方向が互いに逆である円偏光となる。また、第１フィルタまたは第２フィルタのいずれか一方にλ／２分の位相差を与えて、入射した直線偏光に対して垂直な直線偏光で射出し、他方を実質的に位相差が無い単なるガラスや樹脂とすることによっても偏光特性を異ならせることができる。

　赤外線通信部１６０は、偏光眼鏡１２０との赤外線通信を確立し、偏光眼鏡１２０に、偏光特性の切り換えタイミングを伝達すべく図４に示した垂直同期信号を送信する。

　上述したように、表示データ生成部１５４は、垂直同期信号が負の間、第１フィールドデータ１８０を生成し、垂直同期信号が正の間、第２フィールドデータ１８２を生成する。第１フィールドデータ１８０では、奇数ラインが右眼用映像データ、偶数ラインが左眼用映像データとなっており、第２フィールドデータ１８２では、奇数ラインが左眼用映像データ、偶数ラインが右眼用映像データとなっている。したがって、垂直同期信号が負の間、右眼用映像データは液晶パネル１５８における奇数ライン１８４の第１フィルタを通じて、左眼用映像データは液晶パネル１５８における偶数ライン１８６の第２フィルタを通じて射出され、垂直同期信号が正の間、右眼用映像データは偶数ライン１８６の第２フィルタを通じて、左眼用映像データは奇数ライン１８４の第１フィルタを通じて射出される。

　このとき偏光眼鏡１２０は、右眼用映像データを観察者の右眼のみに、左眼用映像データを観察者の左眼のみに視認させなければならない。したがって、偏光眼鏡１２０は、赤外線通信部１６０から垂直同期信号を受信し、その垂直同期信号に応じて、観察者の右眼に対応する偏光眼鏡１２０の右眼窓の偏光フィルタおよび左眼に対応する左眼窓の偏光フィルタを制御する。具体的に、垂直同期信号が負の間、右眼窓の偏光フィルタは、液晶パネル１５８の映像表示ラインにおける奇数ライン１８４に設けられた第１フィルタから射出した円偏光に対し所定の位相差が与えられて得られる第１の直線偏光を透過し、第２フィルタから射出した円偏光に対し所定の位相差が与えられて得られる、第１の直線偏光と直交する第２の直線偏光を遮断するように切り換えられる。同様に、左眼窓の偏光フィルタは、液晶パネル１５８の映像表示ラインにおける偶数ライン１８６に設けられた第２フィルタから射出した円偏光に対し所定の位相差が与えられて得られる第２の直線偏光を透過し、第１フィルタから射出した円偏光に対し所定の位相差が与えられて得られる、第２の直線偏光と直交する第１の直線偏光を遮断するように切り換えられる。そして、垂直同期信号が正の間、右眼窓と左眼窓との偏光フィルタを、それぞれ負の間とは逆の透過特性を有するように切り換える。こうして、観察者は、右眼用映像データを右眼のみで、左眼用映像データを左眼のみで視認することができ、立体映像を正しく知覚することができる。以下、液晶パネル１５８の表示切換と、偏光眼鏡１２０の偏光特性の切換により、どのようにして立体映像が提供されるのか、図６を用いて具体的に説明する。

　図６は、液晶パネル１５８に表示される表示データと偏光眼鏡１２０を通じて知覚する映像との関係を示した説明図である。垂直同期信号が負の間、液晶パネル１５８では、表示データ１９０ａが表示される。かかる表示データ１９０ａは、奇数ラインに右眼用映像データ（図中Ｒで示す。）が配置され、偶数ラインに左眼用映像データ（図中Ｌで示す。）が配されている。このとき、偏光眼鏡１２０の右眼窓では奇数ラインの直線偏光を透過させるので、観察者は、右眼で表示データ１９０ｂを知覚する。また、偏光眼鏡１２０の左眼窓では偶数ラインの直線偏光を透過させるので、観察者は、左眼で表示データ１９０ｃを知覚する。

　垂直同期信号が正に切り換わると、液晶パネル１５８では、表示データ１９０ｄが表示される。かかる表示データ１９０ｄは、奇数ラインに左眼用映像データが配置され、偶数ラインに右眼用映像データが配されている。このとき、偏光眼鏡１２０の右眼窓では偶数ラインの直線偏光を透過させるので、観察者は、右眼で表示データ１９０ｅを知覚し、偏光眼鏡１２０の左眼窓では奇数ラインの直線偏光を透過させるので、観察者は、左眼で表示データ１９０ｆを知覚する。したがって、垂直同期信号が負および正である間の表示データが脳内で合成されると、観察者は、右眼で表示データ１９０ｇを、左眼で表示データ１９０ｈを知覚することができる。

　このような表示データ１９０ｇおよび表示データ１９０ｈは、データ取得部１５０が取得した右眼用映像データおよび左眼用映像データと解像度が等しくなる。これは、観察者が、解像度の劣化のない立体映像を知覚することが可能となることを意味している。

　以上説明した各機能部によると、偏光フィルタ方式ではあるが、解像度が減じられることなく、さらに、電子シャッタ方式を採用した場合に問題となるフリッカや左右眼の映像知覚タイミング差を回避できる。したがって、観察者は、原画（右眼用映像データおよび左眼用映像データ）と解像度が等しい高画質の映像を楽しむことができ、被写体が高速で移動している場合においても、左右の映像知覚タイミングのずれに伴う立体映像の違和感を覚えることなく、疲労感を軽減することが可能となる。

　バックライトユニット１６２は、液晶パネル１５８の観察者側から見た背面側に配置され、走査方向に対応して区画された、液晶パネル１５８における複数の領域、例えば、水平ラインの総数を８等分した領域それぞれに照射する光を発光する複数の光源を有する。光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）で構成される。ここで、走査方向は、走査が行われる方向であり、ここでは水平方向をいう。

　図７は、バックライトユニット１６２の構成例を示した説明図である。図７では、図面左側に側面視の断面図を、図面右側に正面視の断面図を示す。バックライトユニット１６２では、例えば、発光ダイオード２００を複数（ここでは２４個）並置して形成した光源２０２が、液晶パネル１５８の背面における反射シート２０４上に、走査方向に対応して間隔が均等になるように配置される。発光ダイオード２００は、同一の光源２０２に関して発光開始タイミングと発光終了タイミングが等しく、各光源２０２は、後述するバックライト制御部１６４によりそれぞれ独立して発光制御される。

　また、液晶パネル１５８と光源２０２との間には、拡散シート２０６や光学シート２０８が積層され、光源２０２で発光された光が拡散される。各光源２０２の間には、断面が三角形状に形成された遮光壁２１０が設けられ、光源２０２の照射範囲をある程度制限している。ただし、本実施形態のバックライトユニット１６２では、複数の光源２０２から発せられた光が、区画された複数の領域のうち自己の領域以外の他の領域にも漏出することを許容する構造をとっている。これにより、自己の領域における光源２０２の発光輝度を抑えることができる。

　しかし、バックライトユニット１６２の任意の光源２０２が発光しているときに、任意の光源２０２の領域以外の他の領域において液晶パネル１５８に表示データが表示されていると、意図せず、その表示データが任意の光源２０２の漏れ光によって観察者に視認されてしまい、クロストークの原因となる。したがって、内容が異なる時間的に前後のフィールドデータの間で、前回のフィールドデータの表示が終了していないとき、または、次回のフィールドデータの表示が開始されているときには、自己のフィールドデータを表示する水平ライン（映像表示ライン）の背面側に対応するバックライトユニット１６２の光源２０２を発光させてはならない。

　バックライト制御部１６４は、表示制御部１５６による表示データの表示切換に応じて、上述した複数の光源２０２の発光タイミングを制御する。

　図８および図９は、表示制御部１５６、偏光眼鏡１２０およびバックライト制御部１６４の動作を説明するためのタイミングチャートである。バックライトユニット１６２の発光制御は様々な手段が考えられるが、ここでは、図８に示す発光制御例を前提に、図９に示す新たな手段を提案する。

　図８（ａ）は、表示制御部１５６が表示データを表示させるタイミングを表しており、縦軸は水平ラインの垂直位置（垂直方向の位置）、横軸は時間を示している。図８（ａ）に示すように、表示制御部１５６は、液晶パネル１５８に、奇数ラインに右眼用映像データを偶数ラインに左眼用映像データを配置した第１フィールドデータ２つ分を１／６０秒表示し、引き続き、奇数ラインに左眼用映像データを偶数ラインに右眼用映像データを配置した第２フィールドデータ２つ分を１／６０秒表示し、以後、両フィールドデータを交互に繰り返し表示する。

　ここでは、フィールドデータの周波数を２倍（１２０Ｈｚ）に上げ、同一のフィールドデータを２回連続して表示することで、フィールドデータの走査時間を１／２倍に短くすることができ、１画像を表示するために費やす時間を１／６０ｓｅｃから１／１２０ｓｅｃに短縮することが可能となる。すなわち、図８（ａ）における表示データのプログレッシブ方式に基づく表示推移を示す傾斜２２０が、フィールド周波数が６０Ｈｚの場合に比べ起き上がり、垂直に近づくこととなる。こうすることで、表示データのホールド時間を確保するのみならず、クロストークを回避しつつ、バックライトユニット１６２の点灯時間を長時間確保することができる。

　また、表示データの表示タイミングにおいては、液晶パネル１５８における表示デバイスの材料の応答特性に応じて信号の更新に費やす遷移期間が設けられ（図８（ａ）中クロスハッチングで示す。）、その間、表示制御部１５６は、液晶パネル１５８に黒色（液晶における遮光）を表示させる。

　図８（ｂ）は、偏光眼鏡１２０が電子シャッタを開閉するタイミングを表しており、横軸は時間を示している。偏光眼鏡１２０は、上述した偏光特性を切り換えるのみならず、内容の異なるフィールドデータを同時に視認するのを回避するため、電子シャッタの開閉制御も行っている。図８（ｂ）では、電子シャッタが開いている状態を白抜きで、閉じている状態をハッチングで示し、図８（ｂ）中白抜きの部分に記載された文言は、電子シャッタが開いている状態での偏光特性を示している。偏光眼鏡１２０は、例えば、第１フィールドデータの表示が開始されてもすぐには電子シャッタを開かず、内容が異なる前回の第２フィールドデータの最終ライン（垂直位置が最下部のライン）の表示が終了した後に電子シャッタを開く。そして、偏光眼鏡１２０は、内容の異なる次回の第２フィールドデータの先頭ライン（垂直位置が最上部のライン）の表示が開始される前には電子シャッタを閉じる。また、偏光眼鏡１２０では、右眼窓および左眼窓における偏光特性の更新や電子シャッタの開閉に伴う遷移期間も考慮して電子シャッタの開閉タイミングが決められる。

　図８（ｃ）は、バックライト制御部１６４がバックライトユニット１６２を発光させるタイミングを表しており、縦軸は液晶パネル１５８の垂直位置、横軸は時間を示している。ここでは、光源２０２の発光を白抜きで、光源２０２の消灯をハッチングで示している。

　上述したように、第１フィールドデータと第２フィールドデータとでは、観察者の左右眼に知覚させるべき映像データが異なるので、第１フィールドデータの前段の第２フィールドデータの最終ラインがまだ表示終了していないときや後段の第２フィールドデータの先頭ラインが表示開始されたときに、第１フィールドデータを表示するためのバックライトユニット１６２の漏れ光が生じると、フィールドデータ間のクロストークが生じる。したがって、クロストークの発生を回避するため、第１フィールドデータと第２フィールドデータの遷移期間ではバックライトユニット１６２の発光を停止するのが望ましい。

　ここで、第１フィールドデータと第２フィールドデータの遷移期間での発光を回避しつつ、液晶パネル１５８に第１フィールドデータが表示され、かつ、偏光眼鏡１２０の電子シャッタが開いている期間のみバックライトユニット１６２の光源２０２を発光させると、図８（ｃ）のような発光タイミングを得ることができる。

　しかし、図８（ｃ）の発光タイミングに従ってバックライトユニット１６２の光源２０２を発光させると、第１フィールドデータを表示するための任意の光源２２２と内容の異なる前回の第２フィールドデータの最終ラインとの距離が近くなり、また、第１フィールドデータを表示するための任意の光源２２４と次回の第２フィールドデータの先頭ラインとの距離が近くなる。したがって、漏れ光によるクロストークを回避するためには、バックライトユニット１６２の全体的な発光時間を短縮しなければならなくなる。そうすると、液晶パネル１５８の先頭ラインや最終ラインに対応したそれぞれの光源２０２の発光時間も短縮され、全体的に輝度が劣化する。

　また、図８（ｃ）の発光タイミングに従ってバックライトユニット１６２の光源２０２を発光させると、光源２０２の垂直方向の位置によってそれぞれの発光時間が異なり、液晶パネル１５８内で輝度にバラツキが生じることとなる。

　そこで、バックライト制御部１６４における光源２０２の発光を図９のように制御する。図９（ａ）および（ｂ）のタイミングは実質的に図８（ａ）および（ｂ）と等しい。図９（ｃ）を参照すると、バックライト制御部１６４は、表示制御部１５６による表示データ（第１フィールドデータおよび第２フィールドデータ）の走査時間より短い遷移時間（すべての光源２０２が消灯状態から発光状態に遷移する時間または発光状態から消灯状態に遷移する時間）で、例えば液晶パネル１５８の先頭ラインに対応する光源２０２から最終ラインに対応する光源２０２へと順次発光を開始させる。すなわち、図９（ｃ）の傾斜２２６が、図９（ａ）における表示データのプログレッシブ方式に基づく表示推移を示す傾斜２２０と比べてさらに起き上がり、より垂直に近づくこととなる。以下、具体的な発光制御タイミングを詳述する。

　まず、バックライト制御部１６４は、内容が異なる時系列的に１つ前のフィールドデータの表示終了タイミングに基づいて、そのフィールドデータとのクロストークが許容される所定値（例えば７％）以内に収まるように複数の光源２０２のうちの液晶パネル１５８の映像表示ラインにおける先頭ラインに対応する光源２０２の発光開始タイミング２３０を決定し、内容が異なる時系列的に次のフィールドデータの表示開始タイミングに基づいて、そのフィールドデータとのクロストークが許容される所定値以内に収まるように液晶パネル１５８の映像表示ラインにおける最終ラインに対応する光源２０２の発光終了タイミング２３２を決定する。ここで、バックライト制御部１６４は、最終ラインや先頭ラインの表示に限らず、すべての水平ラインの表示に関してフィールドデータ表示終了タイミングや表示開始タイミングを考慮する。

　次に、バックライト制御部１６４は、液晶パネル１５８の最終ラインの表示開始タイミングと先頭ラインの表示終了タイミングに基づき、少なくともこの最終ラインの表示開始タイミングと先頭ラインの表示終了タイミングにおいて、光源２０２が発光しているように、最終ラインに対応した光源２０２の発光開始タイミング２３４と、先頭ラインに対応した光源２０２の発光終了タイミング２３６とを決定する。

　他の光源２０２に関しては、発光開始タイミング２３０と発光開始タイミング２３４とを結ぶ直線上の任意のタイミングから、発光終了タイミング２３２と発光終了タイミング２３６とを結ぶ直線上の任意のタイミングまで発光させる。こうして、発光タイミングは図９（ｃ）のように略平行四辺形となり、液晶パネル１５８におけるそれぞれの光源２０２の発光時間は等しくなる。図９（ｃ）においては、発光時間が１／１２０ｓｅｃ程度確保されているが、デバイスの特性や周囲温度の変化に対する裕度を設け、例えば１／２４０～１／１２０ｓｅｃの間で調整することができる。

　また、上述したように、バックライトユニット１６２は、走査方向に対応して区画された複数の領域（ここでは８等分）に相当する８つの光源２０２で構成されている。したがって、バックライト制御部１６４も８つの光源２０２についてのみ独立して発光制御を行うこととなる。このように複数の領域に相当する光源２０２のみを発光制御すると図９（ｄ）のようになる。ここでもそれぞれの光源２０２の発光時間は等しくなる。

　かかる構成により、バックライトユニット１６２の適切な発光制御を通じて、内容の異なる前後のフィールドデータとのクロストークの発生を抑えつつ、バックライトユニット１６２における各光源２０２の発光時間を確保し、十分な輝度を得ることが可能となる。また、各光源２０２の発光時間が等しいので、液晶パネル１５８内で輝度を均一化でき、観察者は、原画と解像度が等しい高画質の映像を楽しむことが可能となる。

　また、図８（ｃ）と図９（ｃ）とを比較すると、各光源２０２の発光時間を確保しつつ、発光の総量（面積）を抑えることができるので、画質を向上させつつ、消費電力を低減することが可能となる。

　さらに、バックライトユニット１６２の十分な発光時間を確保できるので、液晶パネル１５８や偏光眼鏡１２０に用いられる液晶素子の応答速度が遅い場合であっても、クロストークを発生させることなく、視認可能な輝度を確保できる。また、液晶素子の応答速度が速い場合は、従来に比べ格段に輝度の高い立体画像表示を得ることが可能となる。

　ここまで、第１フィールドデータと第２フィールドデータとを交互に表示する例を挙げて説明したが、表示データ生成部１５４は、プッシュスイッチ、十字キー等のスイッチから構成される操作部１６６への観察者の操作入力に応じて、第１フィールドデータおよび第２フィールドデータのいずれか一方のみから表示データを生成してもよい。

　図１０は、表示データ生成部１５４の他の動作を説明するためのタイミング図である。上述した例において、表示データ生成部１５４は、水平同期信号と垂直同期信号との排他的論理和によって映像データ切換信号を生成しているが、ここでは、水平同期信号をそのまま映像データ切換信号とする、もしくは、水平同期信号を反転して映像データ切換信号とすることで、表示データ生成部１５４から出力される表示データを第１フィールドデータ１８０または第２フィールドデータ１８２に固定することができる。

　上述したフィールドデータを切り換える表示装置１１０の構成では、偏光眼鏡１２０においても偏光特性の切換を伴うので、切換不要の偏光眼鏡と比較して、構造が複雑になり、コストが高くなる。ここでは、表示装置１１０の第１フィールドデータと第２フィールドデータとの切換を敢えて行わず、第１フィールドデータまたは第２フィールドデータのみを固定的に液晶パネル１５８に表示する。こうして、観察者は、偏光特性の切換機能を有していない偏光眼鏡しか準備されていない状況下であっても、その偏光特性の切換機能を有していない偏光眼鏡を通じて、立体映像を楽しむことができる。また、偏光眼鏡１２０に偏光特性の切換機能が付されている場合であっても、フィールドデータを固定すると共に、表示装置１１０から右眼窓および左眼窓の偏光フィルタを固定する信号を伝達することで、同様に、フィールドデータが固定された立体映像を楽しむことが可能となる。

　かかる構成では、液晶パネル１５８における表示データの遷移期間が不要となり、バックライトユニット１６２も消灯なしに発光し続けることができるので、高輝度の表示データを表示することができる。また、偏光眼鏡の偏光特性も左右固定となるため、安価なパッシブタイプの偏光眼鏡での視認が可能となり、例えば、複数人で表示データを視認する場合においても低費用で鑑賞することが可能となる。観察者は、高解像度の視認を試みる場合に、上述したフィールドデータを切り換える技術を用い、高輝度もしくは複数人での視認を試みる場合は、フィールドデータを固定する技術を用いるといった具合に、そのときの状況に応じて適切な視認を選択することができる。

（表示方法）
　次に、上述した表示装置１１０を用いて、表示データを表示する表示方法を説明する。

　図１１は、表示方法の全体的な流れを示したフローチャートである。表示装置１１０のデータ取得部１５０は、立体映像データ（右眼用映像データおよび左眼用映像データ）を取得し（Ｓ３００）、表示データ生成部１５４は、右眼用映像データにおける奇数ライン（第１表示領域に対応する映像データ）および左眼用映像データにおける偶数ライン（第２表示領域に対応する映像データ）を組み合わせて得られる第１フィールドデータと、右眼用映像データにおける偶数ラインおよび左眼用映像データにおける奇数ラインを組み合わせて得られる第２フィールドデータとを交互に配置して表示データを生成する（Ｓ３０２）。

　そして、表示制御部１５６は、表示データ生成部１５４で生成された表示データを液晶パネル１５８に走査方式で順次表示させ（Ｓ３０４）、バックライト制御部１６４は、表示データの走査時間より短い遷移時間で順次発光を開始させ、すべての光源２０２を消灯状態から発光状態に遷移させる（Ｓ３０６）。このとき、バックライト制御部１６４は、複数の光源２０２の発光開始タイミングを、内容が異なる時系列的に１つ前のフィールドにおける表示データの表示終了タイミングに基づいて決定し、複数の光源２０２の発光終了タイミングを、内容が異なる時系列的に次のフィールドにおける表示データの表示開始タイミングに基づいて決定する。また、バックライト制御部１６４は、各光源２０２それぞれの発光時間を等しくしている。

　かかる表示方法によっても、バックライトユニット１６２の適切な発光制御を通じて、内容の異なる前後のフィールドデータとのクロストークの発生を抑えつつ、バックライトユニット１６２における光源２０２の発光時間を確保し、十分な輝度を得ることが可能となる。

（他の実施形態）
　上述した実施形態においては、液晶パネル１５８に偏光特性が異なる偏光フィルタを固定し、偏光眼鏡１２０の右眼窓と左眼窓とにおける偏光フィルタの偏光特性を動的に切り換えたが、偏光眼鏡１２０の偏光フィルタを固定し、液晶パネル１５８の奇数ライン（第１表示領域に対応する映像データ）と偶数ライン（第２表示領域に対応する映像データ）における偏光フィルタの偏光特性を動的に切り換えることもできる。

　図１２は、液晶パネルの他の例における表示面の構成を説明するための説明図である。ここでは、液晶パネル４００の表示面に設けられた光学シートの、奇数ラインに対応する領域および偶数ラインに対応する領域を、垂直同期信号を参照して、フィールドデータの切換タイミングに応じて交互に切り換えている。したがって、上述した偏光眼鏡１２０の偏光特性を切り換える技術と同様に、解像度が減じられることなく、さらに、フリッカや左右眼の映像知覚タイミング差を回避できる。したがって、観察者は、原画と解像度が等しい高画質の映像を楽しむことができ、被写体が高速で移動している場合における左右の映像のずれに伴う立体映像に違和感を覚えることなく、眼の疲労感を軽減することが可能となる。

　また、上述した実施形態では、データ取得部１５０が、右眼用映像データと左眼用映像データを取得しているが、その代わりに、平面映像データと、その平面映像データの時間方向の補間データとを取得し、フィールドデータとして出力することもできる。かかる構成では、補間データにより被写体の動きが細かく表示されるので、被写体が高速に移動している場合においても、滑らかに推移し、画質を向上することができる。

　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

　なお、本明細書の表示方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

　本発明は、液晶パネルの背面側に配置されたバックライトユニットの発光制御を行う表示装置および表示方法に利用することができる。

１１０  …表示装置
１２０  …偏光眼鏡
１５０  …データ取得部
１５２  …フレームメモリ
１５４  …表示データ生成部
１５６  …表示制御部
１５８、４００  …液晶パネル
１６０  …赤外線通信部
１６２  …バックライトユニット
１６４  …バックライト制御部
１６６  …操作部

Claims (8)

1. 　複数の映像表示ラインを有する液晶パネルと、
   　前記液晶パネルに入力映像信号の第１フィールドデータと、前記第１フィールドデータとは内容が異なり、時系列的に次のフィールドデータである第２フィールドデータとからなる表示データを走査方式で表示させる表示制御部と、
   　前記液晶パネルの背面側に配置され、走査方向に対応して区画された、前記液晶パネルにおける複数の領域それぞれに照射する光を発光する複数の光源を有するバックライトユニットと、
   　前記表示制御部による前記第１フィールドデータの走査時間および第２フィールドデータの走査時間より短い遷移時間で前記複数の光源における消灯状態と発光状態とを遷移させるバックライト制御部と、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 　前記バックライト制御部は、前記複数の光源のうちの前記液晶パネルの映像表示ラインにおける先頭ラインに対応する光源の発光開始タイミングを、時系列的に１つ前のフィールドデータの表示終了タイミングに基づいて決定し、前記液晶パネルの映像表示ラインにおける最終ラインに対応する光源の発光終了タイミングを、時系列的に次のフィールドデータの表示開始タイミングに基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 　前記バックライト制御部は、各光源それぞれの発光時間を等しくすることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 　前記液晶パネルは、所定の偏光特性を有する第１表示領域と、前記第１表示領域と偏光特性の異なる第２表示領域とを有し、
   　両眼視差による立体映像を知覚させるための右眼用映像データと左眼用映像データとを取得するデータ取得部と、
   　取得された前記右眼用映像データと前記左眼用映像データとを保持するフレームメモリと、
   　前記右眼用映像データにおける前記第１表示領域に対応する映像データおよび前記左眼用映像データにおける前記第２表示領域に対応する映像データを組み合わせて得られる前記第１フィールドデータと、前記右眼用映像データにおける前記第２表示領域に対応する映像データおよび前記左眼用映像データにおける前記第１表示領域に対応する映像データを組み合わせて得られる前記第２フィールドデータとを交互に配置して前記表示データを生成する表示データ生成部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 　前記第１表示領域および前記第２表示領域は、一方が前記液晶パネルの映像表示ラインにおける奇数ラインであり、他方が映像表示ラインにおける偶数ラインであることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 　前記表示データ生成部は、前記第１フィールドデータおよび前記第２フィールドデータのいずれか一方のみから表示データを生成することを特徴とする請求項４または５に記載の表示装置。
7. 　複数の映像表示ラインを有する液晶パネルに、入力映像信号の第１フィールドデータと、前記第１フィールドデータとは内容が異なり、時系列的に次のフィールドデータである第２フィールドデータとからなる前記表示データを走査方式で表示させ、
   　前記液晶パネルの背面側に配置され、走査方向に対応して区画された、前記液晶パネルにおける複数の領域それぞれに照射する光を発光する複数の光源を有するバックライトユニットを、前記表示データの走査時間より短い遷移時間で前記複数の光源における消灯状態と発光状態とを遷移させるように制御する
   ことを特徴とする表示方法。
8. 　前記液晶パネルは、所定の偏光特性を有する第１表示領域と、前記第１表示領域と偏光特性の異なる第２表示領域とを有し、
   　両眼視差による立体映像を知覚させるための右眼用映像データと左眼用映像データとを取得し、
   　前記右眼用映像データにおける前記第１表示領域に対応する映像データおよび前記左眼用映像データにおける前記第２表示領域に対応する映像データを組み合わせて得られる前記第１フィールドデータと、前記右眼用映像データにおける前記第２表示領域に対応する映像データおよび前記左眼用映像データにおける前記第１表示領域に対応する映像データを組み合わせて得られる前記第２フィールドデータとを交互に配置して前記表示データを生成することを特徴とする請求項７に記載の表示方法。

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