WO2012053425A1

WO2012053425A1 - 立体表示システム

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Publication number: WO2012053425A1
Application number: PCT/JP2011/073572
Authority: WO
Inventors: 亮山川
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2012-04-26

Abstract

　動画表示性能の向上を図りつつ、フリッカの発生を抑えることが出来る、新規な構造の立体表示システムを提供することを、目的とする。極性制御部（３６）が、右眼用画像及び左眼用画像のそれぞれの表示期間の前半と後半とで、液晶パネル（１２）の駆動電圧の極性を反転させる。バックライト制御部（３８）が、液晶パネル（１２）の駆動電圧の極性を反転させる周期と同じ周期で、バックライト（１４）を点滅させる。メガネ制御部（４０）が、液晶パネル（１２）の駆動電圧の極性を反転させる周期と同じ周期で、立体視用メガネ（２２）において右眼用画像と左眼用画像とが交互に見えるようにする。

Description

立体表示システム

　本発明は、立体表示システムに関する。

　従来から、特殊なメガネを用いて、観察者に立体画像を見せる立体表示装置が知られている。例えば、特開２０１０－１１７４３７号公報（特許文献１）には、右眼用画像と左眼用画像とを交互に表示する液晶表示器の画像切換周期と同期して、光シャッターメガネの光透過状態を制御する３Ｄ（３次元）表示装置が記載されている。

　ところで、液晶表示器においては、液晶層に直流電圧が印加されると、画面の表示不良や液晶の劣化の原因になる。そこで、液晶層に交流電圧を印加して、液晶表示器を交流駆動することが必要となる。換言すれば、液晶表示器の駆動電圧の極性を反転させる必要がある。

　しかしながら、特許文献１に記載されているように、動画表示性能を向上させる目的で、右眼用画像と左眼用画像の間に黒画面を挿入すると、駆動電圧の極性を反転させる周期によっては、フリッカが発生し易くなるという問題があった。

　本発明の目的は、動画表示性能の向上を図りつつ、フリッカの発生を抑えることが出来る、新規な構造の立体表示システムを提供することにある。

　本発明の立体表示システムは、複数の画素を有する液晶パネルと、該液晶パネルの後方に配置されて、該液晶パネルを照らすバックライトと、前記液晶パネルにおいて、観察者の右眼で見る右眼用画像と、観察者の左眼で見る左眼用画像とを交互に表示する表示制御部と、前記右眼用画像及び前記左眼用画像を見る際に観察者が装着する立体視用メガネと、前記立体視用メガネにおいて、前記右眼用画像と前記左眼用画像とが交互に見えるようにするメガネ制御部と、前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させる極性制御部と、前記バックライトを点滅させるバックライト制御部とを備えており、前記極性制御部が、前記右眼用画像及び前記左眼用画像のそれぞれの表示期間の前半と後半とで、前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させ、前記バックライト制御部が、前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させる周期と同じ周期で、前記バックライトを点滅させ、前記メガネ制御部が、前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させる周期と同じ周期で、前記立体視用メガネにおいて前記右眼用画像と前記左眼用画像とが交互に見えるようにする。

　本発明の立体表示システムによれば、動画表示性能の向上を図りつつ、フリッカの発生を抑えることができる。

本発明の第一の実施形態としての立体表示システムの概略構成を示すブロック図。図１に示す立体表示システムにおける液晶パネルの画素の概略構成を示す平面図。図１に示す立体表示システムの駆動方法について説明するためのタイムチャート。本発明の第二の実施形態としての立体表示システムの駆動方法について説明するためのタイムチャート。

　本発明の一実施形態に係る立体表示システムは、複数の画素を有する液晶パネルと、該液晶パネルの後方に配置されて、該液晶パネルを照らすバックライトと、前記液晶パネルにおいて、観察者の右眼で見る右眼用画像と、観察者の左眼で見る左眼用画像とを交互に表示する表示制御部と、前記右眼用画像及び前記左眼用画像を見る際に観察者が装着する立体視用メガネと、前記立体視用メガネにおいて、前記右眼用画像と前記左眼用画像とが交互に見えるようにするメガネ制御部と、前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させる極性制御部と、前記バックライトを点滅させるバックライト制御部とを備えており、前記極性制御部が、前記右眼用画像及び前記左眼用画像のそれぞれの表示期間の前半と後半とで、前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させ、前記バックライト制御部が、前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させる周期と同じ周期で、前記バックライトを点滅させ、前記メガネ制御部が、前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させる周期と同じ周期で、前記立体視用メガネにおいて前記右眼用画像と前記左眼用画像とが交互に見えるようにする（第１の構成）。

　第１の構成においては、右眼用画像が観察者に見える際における液晶パネルの駆動電圧の極性と、左眼用画像が観察者に見える際における液晶パネルの駆動電圧の極性とを、同じにすることができる。その結果、フリッカの発生を抑えることができる。

　また、右眼用画像及び左眼用画像の切換周期よりも短い周期で、バックライトが点滅する。これにより、恰も右眼用画像と左眼用画像との間に黒画面を挿入したかのようになる。その結果、動画表示性能を向上させることができる。

　第２の構成は、前記第１の構成において、前記右眼用画像の表示期間における前記液晶パネルの駆動電圧の極性と、前記左眼用画像の表示期間における該液晶パネルの駆動電圧の極性とが、それぞれ、前記バックライトの点灯期間の前半と後半とで異なっている構成である。このような構成においては、右眼用画像が観察者に見える期間及び左眼用画像が観察者に見える期間のそれぞれの前半と後半とで、液晶パネルの駆動電圧の極性が反転する。これにより、観察者の眼には、液晶パネルの駆動電圧の極性が平均化されて見える。その結果、見た目上、液晶パネルの駆動電圧の極性反転がなくなるので、フリッカの発生を抑えることができる。換言すれば、見た目上、右眼用画像が観察者に見える期間と、左眼用画像が観察者に見える期間とで、液晶パネルの駆動電圧の極性が反転しなくなるので、フリッカの発生を抑えることができる。

　また、液晶パネルに駆動電圧を印加して、しばらく経ってから、バックライトを点灯している。これにより、右眼用画像及び左眼用画像が観察者に見える際において、画素の透過率を所望の透過率にすることができる。その結果、動画表示性能の更なる向上を図ることができる。

　第３の構成は、前記第１の構成において、前記右眼用画像の表示期間における前記液晶パネルの駆動電圧の極性と、前記左眼用画像の表示期間における該液晶パネルの駆動電圧の極性とが、前記バックライトの点灯期間において同じとされている構成である。

　以下、本発明のより具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明に係る立体表示システムは、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

　［第一の実施形態］
　図１には、本発明の第一の実施形態としての立体表示システム１のブロック図が示されている。立体表示システム１は、立体表示装置１０と、立体視用メガネとしてのシャッターメガネ２２とを備える。立体表示装置１０は、液晶パネル１２と、バックライト１４と、ゲートドライバ１６と、ソースドライバ１８と、制御装置２０とを備えている。立体表示装置１０の具体例としては、例えば、テレビ，ゲーム機，パソコン，携帯情報端末等を挙げることができる。立体表示システム１においては、シャッターメガネ２２を用いることにより、観察者に立体画像を見せるようになっている。

　液晶パネル１２は、図示はしないが、アクティブマトリクス基板と、対向基板と、これらの基板の間に封入された液晶層とを備えている。

　液晶パネル１２が備えるアクティブマトリクス基板には、図２に示されているように、複数行のゲート線２４と、複数列のソース線２６とが、格子状に設けられている。

　複数行のゲート線２４は、ゲートドライバ１６に接続されている（図１参照）。ゲートドライバ１６は、後述する表示制御部３４から送られてくるゲート制御信号を、ゲート電圧として、ゲート線２４に出力する。ゲートドライバ１６によるゲート制御信号の出力は、後述する表示制御部３４から送られてくる水平同期信号と同期している。

　複数列のソース線２６は、ソースドライバ１８に接続されている（図１参照）。ソースドライバ１８は、後述する表示制御部３４から送られてくる画像データ（右眼用画像の画像データ及び左眼用画像の画像データ）に基づいて、階調表示信号を生成する。階調表示信号とは、階調表示に必要な信号である。ソースドライバ１８は、階調表示信号を、駆動電圧として、ソース線２６に出力する。ソースドライバ１８による階調表示信号の出力は、後述する表示制御部３４から送られてくる垂直同期信号と同期している。ソースドライバ１８による階調表示信号の出力は、ゲート線２４毎に行われる。ソースドライバ１８は、後述する極性制御部３６から送られてくる極性制御信号に基づいて、駆動電圧の極性を設定する。

　また、図２に示されているように、液晶パネル１２の平面視において、ゲート線２４とソース線２６とによって囲まれた領域には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ２８と、画素としての画素電極３０とが設けられている。

　薄膜トランジスタ２８のゲート電極は、ゲート線２４に接続されている。薄膜トランジスタ２８のソース電極は、ソース線２６に接続されている。薄膜トランジスタ２８のドレイン電極は、画素電極３０に接続されている。画素電極３０と、後述する対向電極（図示せず）と、液晶層（図示せず）とによって、与えられた電荷を蓄積する電荷蓄積容量が形成されている。

　また、アクティブマトリクス基板において複数の画素（画素電極３０）が形成された領域と対向する位置に、対向基板が配置されている。対向基板には、対向電極（図示せず）が設けられている。

　なお、液晶パネル１２としては、例えば、透過型の液晶パネル等を採用することができる。また、液晶パネル１２としては、例えば、垂直配向型の液晶パネル等を採用することができる。

　液晶パネル１２の厚さ方向一方側（液晶パネル１２の後方側）には、バックライト１４が配置されている。バックライト１４としては、例えば、直下型やエッジライト型，平面光源型等を採用することができる。バックライト１４の光源としては、例えば、冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ）等を採用することができる。

　制御装置２０は、同期制御部３２と、表示制御部３４と、極性制御部３６と、バックライト制御部３８と、メガネ制御部４０とを備えている。なお、同期制御部３２，表示制御部３４，極性制御部３６，バックライト制御部３８及びメガネ制御部４０は、例えば、専用設計された集積回路によって実現することができる。また、同期制御部３２，表示制御部３４，極性制御部３６，バックライト制御部３８及びメガネ制御部４０は、例えば、制御装置２０が中央処理装置と記憶装置とを備えている場合、中央処理装置が記憶装置に記憶されているプログラムを読み出して実行することによって実現できる。

　同期制御部３２は、表示制御部３４と、極性制御部３６と、バックライト制御部３８と、メガネ制御部４０とに、同期基準信号を出力する。同期基準信号とは、ソースドライバ１８からソース線２６に出力される駆動電圧の極性を反転させる際の基準となる信号である。同期基準信号は、ハイレベル（Ｈ）とローレベル（Ｌ）とを有するパルス信号である。同期基準信号の周波数は、２４０Ｈｚである。

　表示制御部３４は、同期制御部３２から送られてくる同期基準信号を参照して、垂直同期信号をソースドライバ１８に出力する。垂直同期信号とは、ソースドライバ１８の駆動に際して用いられる信号である。垂直同期信号は、ハイレベル（Ｈ）とローレベル（Ｌ）とを有するパルス信号である。

　表示制御部３４は、入力された立体画像データに基づいて、右眼用画像（右眼で見るための立体視用画像）の画像データと、左眼用画像（左眼で見るための立体視用画像）の画像データとを生成する。表示制御部３４は、同期制御部３２から送られてくる同期基準信号を参照して、各立体視用画像の画像データをソースドライバ１８に出力する。

　なお、表示制御部３４に入力される画像データそのものが、右眼用画像の画像データ及び左眼用画像の画像データであっても良い。この場合、表示制御部３４は、入力された画像データから右眼用画像の画像データ及び左眼用画像の画像データを生成する必要がなくなる。その結果、表示制御部３４は、入力された右眼用画像の画像データ及び左眼用画像の画像データそのものをソースドライバ１８に出力することができる。

　表示制御部３４は、同期制御部３２から送られてくる同期基準信号を参照して、水平同期信号をゲートドライバ１６に出力する。水平同期信号とは、ゲートドライバ１６の駆動に際して用いられる信号である。水平同期信号は、ハイレベル（Ｈ）とローレベル（Ｌ）とを有するパルス信号である。

　表示制御部３４は、同期制御部３２から送られてくる同期基準信号を参照して、ゲート制御信号をゲートドライバ１６に出力する。ゲート制御信号とは、薄膜トランジスタ２８のゲートをＯＮ状態にするための信号である。ゲート制御信号は、ハイレベル（Ｈ）とローレベル（Ｌ）とを有するパルス信号である。

　表示制御部３４は、同期制御部３２から送られてくる同期基準信号を参照して、左右識別信号をメガネ制御部４０に出力する。左右識別信号とは、液晶パネル１２において右眼用画像と左眼用画像との何れが表示されているかを示す信号である。左右識別信号は、ハイレベル（Ｈ）とローレベル（Ｌ）とを有するパルス信号である。

　極性制御部３６は、同期制御部３２から送られてくる同期基準信号を参照して、極性制御信号をソースドライバ１８に出力する。極性制御信号とは、駆動電圧の極性を設定するための信号である。極性制御信号は、ハイレベル（Ｈ）とローレベル（Ｌ）とを有するパルス信号である。

　バックライト制御部３８は、同期制御部３２から送られてくる同期基準信号を参照して、バックライト１４を点滅制御する。本実施形態では、同期基準信号よりも位相を１／２ずらした状態で、バックライト１４を点滅制御する。

　メガネ制御部４０は、シャッターメガネ２２の光透過状態を制御する。シャッターメガネ２２は、図示はしないが、観察者が装着した状態で観察者の右眼前方に位置する右眼用液晶パネルと、観察者が装着した状態で観察者の左眼前方に位置する左眼用液晶パネルとを備えている。

　メガネ制御部４０は、同期制御部３２から送られてくる同期基準信号を参照して、右眼用液晶パネル及び左眼用液晶パネルの光透過状態を制御する。本実施形態では、同期基準信号よりも位相を１／２ずらした状態で、右眼用液晶パネル及び左眼用液晶パネルの光透過状態を制御する。

　メガネ制御部４０は、表示制御部３４から送られてきた左右識別信号に基づいて、右眼用液晶パネル及び左眼用液晶パネルの光透過状態を制御する。液晶パネル１２において右眼用画像が表示されていることを示す左右識別信号が送られてきた場合、シャッターメガネ２２が備える右眼用液晶パネルを光の透過状態とし、シャッターメガネ２２が備える左眼用液晶パネルを光の非透過状態とする。液晶パネル１２において左眼用画像が表示されていることを示す左右識別信号が送られてきた場合、シャッターメガネ２２が備える左眼用液晶パネルを光の透過状態とし、シャッターメガネ２２が備える右眼用液晶パネルを光の非透過状態とする。

　このような立体表示システム１においては、表示制御部３４がゲートドライバ１６及びソースドライバ１８を駆動することにより、液晶パネル１２において右眼用画像及び左眼用画像が交互に表示される。本実施形態では、図３に示されているように、右眼用画像と、左眼用画像とが、２フレーム毎に切換表示される。なお、右眼用画像と左眼用画像との何れにおいても、１フレーム目の画像と２フレーム目の画像とは同じ画像である。

　また、立体表示システム１においては、図３に示されているように、右眼用画像及び左眼用画像のそれぞれにおいて、１フレーム目と２フレーム目とで、駆動電圧の極性が異なっている。即ち、本実施形態では、１フレーム毎に駆動電圧の極性が異なっている。

　また、立体表示システム１においては、バックライト１４の点灯開始時点は、１フレーム目の画像が表示されてから所定期間経過した時点である。本実施形態では、図３に示されているように、バックライト１４の点灯開始時点は、１フレーム目の画像が表示されてから１／２フレーム分の期間が経過した時点である。

　また、立体表示システム１においては、バックライト１４の点灯終了時点は、２フレーム目の画像が表示されてから所定期間経過した時点である。本実施形態では、図３に示されているように、バックライト１４の点灯終了時点は、２フレーム目の画像が表示されてから１／２フレーム分の期間が経過した時点である。

　すなわち、本実施形態では、バックライト制御部３８が、１フレームに相当する期間毎に、バックライト１４を点滅制御している。バックライト１４の点灯期間及び消灯期間は、それぞれ、１フレームに相当する期間である。

　また、シャッターメガネ２２は、バックライト１４の点滅と同期して、制御される。これにより、右眼用画像と、左眼用画像とを、観察者に交互に見せることができる。その結果、観察者に立体画像を見せることが可能となる。

　このような立体表示システム１においては、右眼用画像が観察者に見える期間の駆動電圧の極性と、左眼用画像が観察者に見える期間の駆動電圧の極性とが、同じになっている。その結果、駆動電圧の極性が変化することに起因するフリッカの発生を抑えることができる。換言すれば、右眼用画像が観察者に見える期間と、左眼用画像が観察者に見える期間とで、駆動電圧の極性が反転することに起因するフリッカの発生を抑えることができる。

　特に本実施形態では、右眼用画像が観察者に見える期間及び左眼用画像が観察者に見える期間のそれぞれの前半と後半とで、駆動電圧の極性が反転する。これにより、観察者の眼には、右眼用画像が観察者に見える期間及び左眼用画像が観察者に見える期間のそれぞれにおいて、駆動電圧の極性が平均化されて見える。その結果、見た目上、右眼用画像が観察者に見える期間及び左眼用画像が観察者に見える期間のそれぞれにおいて、駆動電圧の極性反転がなくなるので、フリッカの発生を抑えることができる。

　また、立体表示システム１においては、バックライト１４が１フレームに相当する期間毎に点滅する。換言すれば、バックライト１４の点灯期間及び消灯期間のそれぞれが、１フレームに相当する期間に設定されている。これにより、恰も右眼用画像と左眼用画像との間に黒画面を挿入したかのようになる。観察者の眼には、右眼用画像と左眼用画像との間に黒画面が挿入されたように見える。その結果、動画表示性能を向上させることができる。

　特に本実施形態では、バックライト１４の点灯開始時点が１フレーム目の画像が表示されてから１／２フレーム分の期間が経過した時点であるから、動画表示性能の更なる向上を図ることができる。

　詳しく説明すると、液晶パネル１２は、液晶層に駆動電圧を印加して、液晶分子の向きを変化させることにより、目的とする画像を表示するものである。従って、駆動電圧の印加直後では、液晶分子の向きが目的とする向きまで変化しておらず、駆動電圧を印加した後、しばらく経ってからでないと、液晶分子の向きが目的とする向きまで変化しない。換言すれば、駆動電圧が印加された場合、液晶分子が落ち着くまでは、ある程度の時間が必要になる。そうすると、駆動電圧の印加直後では、画素の透過率が目的とする透過率になっておらず、表示品位が低下してしまう。そこで、本実施形態のように、バックライト１４の点灯開始時点を１フレーム目の画像が表示されてから１／２フレーム分の期間が経過した時点にすると、駆動電圧が印加されてからある程度時間が経っており、液晶分子も落ち着いているので、表示品位が低下するのを防ぐことができる。従って、動画表示性能の更なる向上を図ることが可能となる。

　なお、本実施形態では、バックライト１４の点灯開始時点を一律に規定しているが、バックライト１４の点灯開始時点を、液晶パネル１２に表示される画像に応じて、変更するようにしても良い。液晶分子の向きが目的とする向きまで変化する時間、即ち、液晶の応答速度は、階調がどのように変化するかによって異なるからである。バックライト１４がローカルディミング機能を有していれば、液晶パネル１２が有する表示領域の場所ごとに点灯開始時点を異ならせることができる。

　［第二の実施形態］
　続いて、本発明の第二の実施形態としての立体表示システムについて、図４に基づいて、説明する。なお、以下の説明において、第一の実施形態と同様な構造とされた部材及び部位については、第一の実施形態と同一の符号を付すことにより、それらの詳細な説明を省略する。

　本実施形態の立体表示システムは、第一の実施形態の立体表示システム１に比して、バックライト１４の点灯開始時点と点灯終了時点とが異なる。本実施形態では、１フレーム目の画像の表示開始時点からバックライト１４が点灯し、１フレーム目の画像の表示終了時点でバックライト１４が消灯する。

　以上、本発明の実施形態について、詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施形態によって、何等、限定されない。

　例えば、前記第二の実施形態において、２フレーム目の画像の表示開始時点からバックライト１４を点灯し、２フレーム目の画像の表示終了時点でバックライト１４を消灯させても良い。

　前記第一及び第二の実施形態において、対向電極に印加される対向電圧を変化させても良い。

　前記第一及び第二の実施形態において、バックライト制御部３８がシャッターメガネ２２を制御しても良い。

Claims

　複数の画素を有する液晶パネルと、
　該液晶パネルの後方に配置されて、該液晶パネルを照らすバックライトと、
　前記液晶パネルにおいて、観察者の右眼で見る右眼用画像と、観察者の左眼で見る左眼用画像とを交互に表示する表示制御部と、
　前記右眼用画像及び前記左眼用画像を見る際に観察者が装着する立体視用メガネと、
　前記立体視用メガネにおいて、前記右眼用画像と前記左眼用画像とが交互に見えるようにするメガネ制御部と、
　前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させる極性制御部と、
　前記バックライトを点滅させるバックライト制御部と
を備えており、
　前記極性制御部が、前記右眼用画像及び前記左眼用画像のそれぞれの表示期間の前半と後半とで、前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させ、
　前記バックライト制御部が、前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させる周期と同じ周期で、前記バックライトを点滅させ、
　前記メガネ制御部が、前記液晶パネルの駆動電圧の極性を反転させる周期と同じ周期で、前記立体視用メガネにおいて前記右眼用画像と前記左眼用画像とが交互に見えるようにする、立体表示システム。
　前記右眼用画像の表示期間における前記液晶パネルの駆動電圧の極性と、前記左眼用画像の表示期間における該液晶パネルの駆動電圧の極性とが、それぞれ、前記バックライトの点灯期間の前半と後半とで異なっている、請求項１に記載の立体表示システム。
　前記右眼用画像の表示期間における前記液晶パネルの駆動電圧の極性と、前記左眼用画像の表示期間における該液晶パネルの駆動電圧の極性とが、前記バックライトの点灯期間において同じである、請求項１に記載の立体表示システム。