液晶表示装置
【課題】 視認するそれぞれの方向に応じた表示特性を実現することのできる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 ＯＣＢモード液晶を用いて構成される液晶画素をマトリクス状に配した表示パネルＤＰと、前記表示パネルを照明する光を時分割で複数の方向に射出するように切り替える光制御手段（１４）と、前記複数の方向についてそれぞれ独立のガンマ補正を行った映像を時分割で表示パネルに表示する表示制御手段（１０，１５，７）とを備えた液晶表示装置である。
【解決手段】 ＯＣＢモード液晶を用いて構成される液晶画素をマトリクス状に配した表示パネルＤＰと、前記表示パネルを照明する光を時分割で複数の方向に射出するように切り替える光制御手段（１４）と、前記複数の方向についてそれぞれ独立のガンマ補正を行った映像を時分割で表示パネルに表示する表示制御手段（１０，１５，７）とを備えた液晶表示装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体表示、あるいは複数方向の映像を表示することが可能な液晶表示装置に関し、視認するそれぞれの方向に応じた視野角特性を実現することのできる液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、テレビジョン、あるいはカーナビゲーションシステム等の表示装置として広く利用されている。
この液晶表示装置は、一つの二次元情報を表示するのが通常であるが、それに留まらず、立体表示、あるいは同一画面で観察者の見る方向によって同時に異なる画面表示が可能な液晶表示装置が提案されている。例えば、車載用で運転席と助手席とで見える映像が異なる２画面表示装置や、右目用の映像と左目用の映像をそれぞれ表示することによって立体表示を行う３次元表示装置などが提案されている。
【０００３】
このような表示を可能とする技術として、視差バリア方式が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
図１３は、視差バリア方式の概念図である。液晶パネルＤＰには、右方向用の画素と、左方向用の画素とが個別に形成されている。そして、斜め方向からは、その各々の画素を透過して出射する光の一方の光を観測できるように、視差バリア層５１を形成する。なお、その視差バリア５１としてレンチキュラーレンズを設けて指向性を高めることもできる。しかしながら、このような視差バリア方式では、右方向用の画素と左方向用の画素とを異ならしめる必要があることから、表示画像の空間解像度は実際の表示パネルの画素数の１／２に低下してしまう。
【０００４】
一方、時分割駆動によって左右それぞれの方向に光を振り分けることで光の指向性を切り替える方式も提案されている。
この方式によれば、空間解像度、もしくは開口率を減少させることなく複数の画面を表示することや、立体画像を表示することができる。
【特許文献１】特開平５−１０７６６３号公報
【特許文献２】特開平１０−１６１０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本来液晶パネルの有する視野角特性や階調表示特性は、必ずしも左右で対称とはなっておらず、従って液晶には同じ電圧が印加されたとしても左右で異なって視認される視野角特性や階調表示特性が存在する。立体表示を行う際に、このように左右視差非対称の光学特性が生じることは不都合である。
一方、同一画面で同時に異なる複数画面表示を行う際、１つの方向で視認する映像の表示特性と他の方向で視認する映像の表示特性とを映像の種類によって別にしたい場合などのように、視認する方向によって異なった特性が有用な場合もある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、視認するそれぞれの方向に応じた視野角特性や階調表示特性といった表示特性を実現することのできる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、ＯＣＢモード液晶を用いて構成される液晶画素をマトリクス状に配した表示パネルと、前記表示パネルを照明する光を時分割で複数の方向に射出するように切り替える光制御手段と、前記複数の方向についてそれぞれ独立のガンマ補正を行った映像を時分割で表示パネルに表示する表示制御手段とを備えた液晶表示装置である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、視認するそれぞれの方向に応じた表示特性を実現することのできる液晶表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
〔第１の実施の形態〕
以下の実施の形態では立体表示を行う場合を例として説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【００１０】
図１は、本発明の概要を説明する図である。
本発明に係る液晶表示装置では、透過型の液晶パネルＤＰの下にバックライトＢＬを備えている。そして、バックライトＢＬは、光源５２ａおよびバックライト導光板５３ａを有するバックライトＢＬａ、光源５２ｂおよびバックライト導光板５３ｂを有するバックライトＢＬｂで構成される。ここで、光源５２ａをオンしたときは、光はバックライト導光板５３ａによって図の右方向に出射され、光源５２ｂをオンしたときは、光はバックライト導光板５３ｂによって図の左方向に出射される。
【００１１】
立体表示を行うときは、液晶パネルＤＰに右の画像を表示する期間で光源５２ａを点灯し、液晶パネルＤＰに左の画像を表示する期間で光源を切替えて光源５２ｂを点灯する。このように時分割で液晶パネルＤＰに左右視差像を順次表示し、これと同期して照明する光源の指向性を切替えることによって、左右の視差画像をそれぞれ左右の眼に導くことができる。
【００１２】
なお、図１は液晶表示装置の概略の構成を示している。実際の表示装置においては、液晶パネルＤＰとバックライトＢＬとの間に、さらにコリメートレンズ、プリズムフィルムなどの光の指向性を調整する光学素子を適宜設けることができる。
【００１３】
ところで、１フレーム期間を時分割して異なる映像を表示するためには、応答速度の速い液晶を使用することが必須の条件となる。このため、本実施の形態では、動画表示に必要とされる高速な液晶応答性を有すると共に、広視野角の実現が可能なＯＣＢモード（Optically Compensated Bend）液晶を使用する。
【００１４】
図２は、液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。
液晶表示装置は液晶パネルＤＰ、液晶パネルＤＰを照明するバックライトＢＬ（ＢＬａ、ＢＬｂ）、液晶パネルＤＰおよびバックライトＢＬを制御する表示制御回路ＣＮＴを備える。
【００１５】
液晶パネルＤＰは一対の電極基板であるアレイ基板１および対向基板２間に液晶層３を挟持した構造である。液晶層３は、例えばノーマリホワイトの表示動作のために予めスプレー配向からベンド配向に転移されると共にベンド配向からスプレー配向への逆転移が印加される電圧により阻止される液晶を液晶材料として含む。
【００１６】
表示制御回路ＣＮＴは、アレイ基板１および対向基板２から液晶層３に印加される液晶駆動電圧により液晶パネルＤＰの透過率を制御する。スプレー配向からベンド配向への転移は電源投入時に表示制御回路ＣＮＴにより行われる所定の初期化処理で比較的大きな電界を液晶に印加することにより得られる。
アレイ基板１では、複数の画素電極ＰＥが透明絶縁基板ＧＬ上において略マトリクス状に配置される。また、複数のゲート線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）が複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置され、複数のソース線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）が複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置される。
【００１７】
これらゲート線Ｙおよびソース線Ｘの交差位置近傍には、複数の画素スイッチング素子Ｗが配置される。各画素スイッチング素子Ｗは例えばゲートがゲート線Ｙに接続され、ソース−ドレインパスがソース線Ｘおよび画素電極ＰＥ間に接続される薄膜トランジスタからなり、対応ゲート線Ｙを介して駆動されたときに対応ソース線Ｘおよび対応画素電極ＰＥ間で導通する。
【００１８】
各画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥは例えばＩＴＯ等の透明電極材料からなり、それぞれ配向膜ＡＬで覆われ、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥからの電界に対応した液晶分子配列に制御される液晶層３の一部である画素領域と共に液晶画素ＰＸを構成する。
【００１９】
複数の液晶画素ＰＸは各々画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥ間に液晶容量ＣＬＣを有する。複数の補助容量線Ｃ１〜Ｃｍは各々対応行の液晶画素ＰＸの画素電極ＰＥに容量結合して補助容量Ｃｓを構成する。補助容量Ｃｓは画素スイッチング素子Ｗの寄生容量に対して十分大きな容量値を有する。
【００２０】
表示制御回路ＣＮＴは、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤ、バックライト駆動部ＬＤ、駆動用電圧発生回路４、およびコントローラ回路５を備える。
ゲートドライバＹＤは、複数のスイッチング素子Ｗを行単位に導通させるように複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを順次駆動する。ソースドライバＸＤは、各行のスイッチング素子Ｗが対応ゲート線Ｙの駆動によって導通する期間において画素電圧Ｖsを複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ出力する。バックライト駆動部ＬＤは、バックライトＢＬを駆動する。駆動用電圧発生回路４は、液晶パネルＤＰの駆動用電圧を発生する。コントローラ回路５は、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤおよびバックライト駆動部ＬＤを制御する。
【００２１】
駆動用電圧発生回路４は、補助容量線Ｃに印加される補償電圧Ｖeを発生する補償電圧発生回路６を含む容量結合駆動を含んでも良い。また、ソースドライバＸＤによって用いられる所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生する階調基準電圧発生回路７、および対向電極ＣＴに印加されるコモン電圧Ｖcomを発生するコモン電圧発生回路８を含む。
【００２２】
コントローラ回路５は、制御回路１０、垂直タイミング制御回路１１、水平タイミング制御回路１２、画像データ変換回路１７、バックライト制御回路１４およびガンマ切替回路１５を含む。
【００２３】
制御回路１０は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣ’に基づいて新たな同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）を生成するとともに、表示制御回路ＣＮＴ各部の動作を制御する信号を生成する。
垂直タイミング制御回路１１は、制御回路１０から入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてゲートドライバＹＤなどに対する制御信号ＣＴＹを発生する。水平タイミング制御回路１２は、制御回路１０から入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてソースドライバＸＤに対する制御信号ＣＴＸを発生する。
【００２４】
画像データ変換回路１７は、複数の画素ＰＸに対して外部信号源ＳＳから入力される画像データＤＩ（左画像データ、右画像データ）を一時保存すると共に、所定タイミングでソースドライバＸＤに出力する。バックライト制御回路１４は、垂直タイミング制御回路１１から出力される制御信号ＣＴＹに基づいてバックライト駆動部ＬＤを制御する。ガンマ切替回路１５は、階調値−階調電圧特性を変更するための補正データを階調基準電圧発生回路７に出力する。
【００２５】
なお、液晶パネルＤＰには、セレクタ回路１６が設けられ、このセレクタ回路１６からの切替信号によってガンマ切替回路１５から出力される補正データが変更される。
【００２６】
画像データＤＩは複数の液晶画素ＰＸに対する複数の画素データからなり、１フレーム期間（垂直走査期間Ｖ）に左画像データ、右画像データについて２回更新される。制御信号ＣＴＹはゲートドライバＹＤに供給され、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１７から得られる画素データＤＯと共にソースドライバＸＤに供給される。制御信号ＣＴＹは上述のように順次複数のゲート線Ｙを駆動する動作をゲートドライバＹＤに行わせるために用いられ、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１７の液晶画素ＰＸ単位に得られ直列に出力される画素データＤＯを複数のソース線Ｘにそれぞれ割り当てると共に出力極性を指定する動作をソースドライバＸＤに行わせるために用いられる。
【００２７】
ゲートドライバＹＤはゲート線Ｙを選択するために例えばシフトレジスタ回路を用いて構成される。ここで、ゲートパルスは、左画像データと右画像データとについての２種を出力する。
なお、本実施の形態の左画像データと右画像データの表示動作については後で詳細に説明する。
【００２８】
ソースドライバＸＤは階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照してこれら画素データＤＯをそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。
【００２９】
画素電圧Ｖsは共通電極ＣＥのコモン電圧Ｖcomを基準として画素電極ＰＥに印加される電圧であり、例えばフレーム反転駆動およびライン反転駆動を行うようコモン電圧Ｖcomに対して極性反転される。２倍速の垂直走査速度で反射部表示駆動を行う場合には、例えばライン反転駆動（１Ｈ反転駆動）およびフレーム反転駆動を行うようコモン電圧Ｖcomに対して極性反転される。
【００３０】
また、補償電圧Ｖeは１行分のスイッチング素子Ｗが非導通となるときにこれらスイッチング素子Ｗに接続されるゲート線Ｙに対応した補助容量線ＣにゲートドライバＹＤを介して印加され、これらスイッチング素子Ｗの寄生容量によって１行分の画素ＰＸに生じる画素電圧Ｖsの変動を補償する容量結合駆動であっても良い。
【００３１】
ゲートドライバＹＤが例えばゲート線Ｙ１をオン電圧により駆動してこのゲート線Ｙ１に接続された全ての画素スイッチング素子Ｗを導通させると、ソース線Ｘ１〜Ｘｎ上の画素電圧Ｖsがこれら画素スイッチング素子Ｗをそれぞれ介して対応画素電極ＰＥおよび補助容量Ｃｓの一端に供給される。
【００３２】
また、ゲートドライバＹＤは、ゲート線Ｙ１に対応した補助容量線Ｃ１に補償電圧発生回路６からの補償電圧Ｖeを出力し、またゲート線Ｙ１に接続された全ての画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間だけ導通させた直後にこれら画素スイッチング素子Ｗを非導通にするオフ電圧をゲート線Ｙ１に出力する。補償電圧Ｖeはこれら画素スイッチング素子Ｗが非導通になったときにこれらの寄生容量によって画素電極ＰＥから引き抜かれる電荷を低減して画素電圧Ｖsの変動、すなわち突き抜け電圧ΔＶｐを実質的にキャンセルする。
【００３３】
図３は、ソースドライバＸＤの構成を概略的に示す図である。
ソースドライバＸＤは、シフトレジスタ２１、サンプリング・ロードラッチ２２、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路２３、および出力バッファ回路２４を含む。
制御信号ＣＴＸには、一行分の画素データの取り込み開始タイミングを制御する水平スタート信号ＳＴＨ、シフトレジスタ２１において水平スタート信号ＳＴＸをシフトさせる水平クロック信号ＣＫＨが含まれている。
【００３４】
シフトレジスタ２１は、水平スタート信号ＳＴＨを水平クロック信号ＣＫＨに同期してシフトし、画素データＤＯを順次直並列変換するタイミングを制御する。サンプリング・ロードラッチ２２は、シフトレジスタ２１の制御により１ライン分の画素ＰＸに対する画素データＤＯを順次ラッチし、並列的に出力する。デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路２３は、画素データＤＯをアナログ形式の画素電圧に変換する。出力バッファ回路２４は、Ｄ／Ａ変換回路２３から得られるアナログ画素電圧をソース線Ｘ１，・・・，Ｘｎに出力する。そして、Ｄ／Ａ変換回路２３は、階調基準電圧発生回路７から発生される複数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照するように構成される。
【００３５】
ガンマ切替回路１５は、１フレーム期間において制御回路１０からの信号に応じて、ガンマ補正データを左画像データ用と右画像データ用とで切替えて階調基準電圧発生回路７に対して出力する。階調基準電圧発生回路７はガンマ補正データに基づいて階調基準電圧ＶＲＥＦを作成して出力する。
【００３６】
なお、ガンマ切替回路１５には、種々の表示特性、例えば、コントラストを高める表示、低階調を強調する表示など、を与える複数組のガンマ補正データが記憶されている。
そして、液晶パネルＤＰに設けられたセレクタ回路１６は、上述の表示特性を指定できるだけでなく表示形式（立体表示、２画面表示、通常表示）を指定することもできる。すると、指定された表示形式に対応したガンマ補正データが記憶された複数組のガンマ補正データから選択されて表示に適用される。
【００３７】
図４は、階調基準電圧発生回路７の構成を示す図である。
階調基準電圧発生回路７は階調基準電圧Ｖ０〜Ｖ９の数よりも少ない例えば４個である第２所定数の可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４と、これら可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４の出力端（出力チャネル）ＣＨ４〜ＣＨ１間に直列に接続される複数の抵抗Ｒ０〜Ｒ８とを有する。複数の抵抗Ｒ０〜Ｒ８は可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４の出力端ＣＨ４〜ＣＨ１間に得られる差電圧を分圧して階調基準電圧Ｖ０〜Ｖ９を得る。可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４の各々は、Ｄ／Ａ変換器３０および出力バッファ３１を含む。
【００３８】
可変電圧発生部ＶＧ１では、Ｄ／Ａ変換器３０がガンマ補正を兼ねて設定される数値データＲＤ１に対応した出力電圧を発生し、出力バッファ３１がこの出力電圧を出力端ＣＨ４から出力する。可変電圧発生部ＶＧ２では、Ｄ／Ａ変換器３０がガンマ補正を兼ねて設定される数値データＲＤ２に対応した出力電圧を発生し、出力バッファ３１がこの出力電圧を出力端ＣＨ３から出力する。可変電圧発生部ＶＧ３では、Ｄ／Ａ変換器３０がガンマ補正を兼ねて設定される数値データＲＤ３に対応した出力電圧を発生し、出力バッファ３１がこの出力電圧を出力端ＣＨ２から出力する。可変電圧発生部ＶＧ４では、Ｄ／Ａ変換器３０がガンマ補正を兼ねて設定される数値データＲＤ４に対応した出力電圧を発生し、出力バッファ３１がこの出力電圧を出力端ＣＨ１から出力する。
【００３９】
数値データＲＤ１〜ＲＤ４は、ガンマ切替回路１５からシリアルに階調基準電圧発生回路７に出力される。可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４のＤ／Ａ変換器３０は、数値データＲＤ１〜ＲＤ４を出力電圧に変換する構造であり、各種設定に対応可能に構成されている。
【００４０】
Ｄ／Ａ変換回路２３のＤ／Ａ変換部２３’は、Ｒ−ＤＡＣで構成される場合は、階調基準電圧発生回路７により制御された階調基準電圧Ｖ０，Ｖ１間、階調基準電圧Ｖ１，Ｖ２間、階調基準電圧Ｖ２，Ｖ３間、階調基準電圧Ｖ３，Ｖ４間、階調基準電圧Ｖ４，Ｖ５間、階調基準電圧Ｖ５，Ｖ６間、階調基準電圧Ｖ６，Ｖ７間、階調基準電圧Ｖ７，Ｖ８間、および階調基準電圧Ｖ８，Ｖ９間にそれぞれ複数の抵抗群及びスイッチ群を備え、入力される階調基準電圧を画素データＤＯに基づいて抵抗分圧し、対応するアナログ画素電圧をソース線Ｘ１，・・・，Ｘｎに出力する。
【００４１】
次に、本実施の形態における液晶表示装置の駆動方法を説明する。本実施の形態では、１フレーム期間中に右画像表示期間と左画像表示期間とが設けられ、それぞれの期間において右画像用、左画像用の画素電圧が液晶画素に供給される。
【００４２】
図５は、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法を説明する図である。
図１乃至図５を参照しつつ駆動方法を説明する。上述のようにゲートドライバＹＤから出力されるゲート線Ｙを選択するためのゲートパルスは、右画像表示用と左画像表示用の２種が設けられている。
【００４３】
制御信号ＣＴＹは、第１スタート信号（右画像表示開始信号）ＳＴＨＡ、第２スタート信号（左画像表示開始信号）ＳＴＨＢ、クロック信号、および出力イネーブル信号等を含む。
【００４４】
第１スタート信号（右画像表示開始信号）ＳＴＨＡは、右画像表示開始タイミングを制御する。第２スタート信号（左画像表示開始信号）ＳＴＨＢは、左画像表示開始タイミングを制御する。クロック信号は、シフトレジスタ回路においてこれらスタート信号ＳＴＨＡ，ＳＴＨＢをシフトさせる。出力イネーブル信号は、スタート信号ＳＴＨＡ，ＳＴＨＢの保持位置に対応してシフトレジスタ回路によって所定数ずつ順次または一緒に選択されるゲート線Ｙ１〜Ｙｍへの駆動信号の出力を制御する。
【００４５】
他方、制御信号ＣＴＸはスタート信号、クロック信号、ロード信号、および極性信号等を含む。
先ず右画像表示動作について説明する。
ゲートドライバＹＤは制御信号ＣＴＹの制御により１フレーム期間の１／３期間においてゲート線Ｙ１〜Ｙｍを右画像表示用に順次選択し、各行の画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間Ｈだけ導通させる駆動信号としてオン電圧を選択ゲート線Ｙに供給する。１行分の入力画素データＤＩが１行分の右画像表示用画素データＲに変換される。１行分の右画像表示用画素データＲは画像データ変換回路１７から直列に出力される。
【００４６】
この画素データＲが画像データ変換回路１７から出力されるタイミングに合わせて、制御回路１０から指示を受けたガンマ切替回路１５は、右画像用のガンマ補正データを階調基準電圧発生回路７に出力する。この右画像用のガンマ補正データは、セレクタ回路より指定された表示特性に対応したデータである。階調基準電圧発生回路７は、階調基準電圧ＶＲＥＦを右画像表示用に切替えて出力する。
【００４７】
ソースドライバＸＤは上述の階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照してこれら画素データＲをそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。
【００４８】
この右画像表示期間に合わせて制御回路１０は、所定タイミングでバックライト制御回路１４に点消灯信号を出力する。バックライト制御回路１４は、バックライト駆動部ＬＤを駆動してバックライトＢＬａの点消灯を制御する。
図５では、右画像が表示パネルに表示されてから左画像が表示を開始するまでの１フレーム期間の１／６期間バックライトＢＬａが点灯する。
【００４９】
続いて、左画像表示動作について説明する。ゲートドライバＹＤは制御信号ＣＴＹの制御により１フレーム期間の１／３期間においてゲート線Ｙ１〜Ｙｍを左画像表示用に順次選択し、各行の画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間Ｈだけ導通させる駆動信号としてオン電圧を選択ゲート線Ｙに供給する。１行分の入力画素データＤＩが１行分の左画像表示用画素データＬに変換される。１行分の左画像表示用画素データＬは画像データ変換回路１７から直列に出力される。
【００５０】
この画素データＬが画像データ変換回路１７から出力されるタイミングに合わせて、制御回路１０から指示を受けたガンマ切替回路１５は、左画像用のガンマ補正データを階調基準電圧発生回路７に出力する。この左画像用のガンマ補正データは、セレクタ回路より指定された表示特性に対応したデータである。階調基準電圧発生回路７は、階調基準電圧ＶＲＥＦを左画像表示用に切替えて出力する。
【００５１】
ソースドライバＸＤは上述の階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照してこれら画素データＬをそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。
この左画像表示期間に合わせて制御回路１０は、所定タイミングでバックライト制御回路１４に点消灯信号を出力する。バックライト制御回路１４は、バックライト駆動部ＬＤを駆動してバックライトＢＬｂの点消灯を制御する。
図５では、左画像が表示パネルに表示されてから右画像が表示を開始するまでの１フレーム期間の１／６期間バックライトＢＬｂが点灯する。
【００５２】
続いて、本実施の形態の液晶表示装置を用いた表示例について説明する。
【００５３】
図６は、立体表示状況を示す図である。
図６では、左画面（左眼用）が明るく表示されているのに対し、右画面（右眼用）は暗い表示がなされている。これは、バックライトＢＬａ及びバックライトＢＬｂの輝度が同じであっても、例えば表示パネルの視野角特性や階調表示特性が液晶の配列等の影響で左右で異なっていることによる。しかしながら、良好な立体表示を実現する上では、上述のように左右映像は同じ表示特性であることが望ましい。
【００５４】
図７は、液晶印加電圧に対する画素の透過率特性を示す図であり、図８は、表示信号の階調値に対する画素の透過率特性を示す図である。
【００５５】
画素ＰＸが図７に示すような透過率特性である場合、画素ＰＸの透過率特性は表示信号の階調値に対して図８において破線で示す曲線となる。このため、可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４の出力電圧および抵抗Ｒ０〜Ｒ８の抵抗比が図７に示す特性曲線の変曲点を考慮して設定され、これにより図８に一点鎖線で示す曲線のガンマ補正を表示信号のＤ／Ａ変換において行うようにする。
【００５６】
この結果、画素ＰＸの透過率特性が表示信号の階調値に比例する直線となる。また、可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４の出力電圧は数値データＲＤ１〜ＲＤ４により任意に変更できるため、画素ＰＸの透過率特性を所望の曲線、例えばその傾き等も種々に設定することもできる。
【００５７】
そこで、この実施形態では、例えば左画面（左眼用）が明るく表示されるのに対し右画面（右眼用）は暗い表示がなされる視野角特性を有する表示パネルであっても、セレクタ回路１６の設定により階調基準電圧発生回路７の階調基準電圧ＶＲＥＦが左画像表示期間では右画像表示期間よりも０．１Ｖ程度大きくなるように制御される。
【００５８】
図９は、ガンマ補正後の立体表示状況を示す図である。
図９では、例えば、本液晶表示装置のユーザが、少なくとも１方の画面についてガンマ補正データを指定している。この結果、左右の画面は同じ特性で表示されている。これによって品位の高い立体表示を得ることができる。
【００５９】
なお、通常の平面表示と立体表示を切り替えたときにガンマ補正データが切り替えられる。即ち、ユーザがセレクタ回路１６を操作して、平面表示から立体表示に切り替えたときは、ガンマ切替回路１５はそれを検知してその切替以降、予め記憶していた立体表示用のガンマ補正データを所定タイミングで階調基準電圧発生回路７に出力する。
【００６０】
また、制御回路１０が外部信号源ＳＳから画像データが平面表示用か立体表示用かを判断して、その結果をガンマ切替回路１５に渡しても良い。これによって、ガンマ切替回路１５は、表示される画像に対応して自動で適正なガンマ補正データを出力することができる。
【００６１】
図１０は、２画面表示状況を示す図である。
図１０は例えば、運転席と助手席とで視認できる表示内容を異にした画面である。この表示では、左画面にウエブ表示がされ、右画面に地図が表示されている。地図は、運転者の視認性を良くするため輝度を重視して表示することが望ましく、ウエブ表示は、目に優しい輝度で、コントラスト重視の表示が望ましい。
【００６２】
図１１は、表示信号の階調値に対する画素の透過率特性を示す図である。
図１１で実線で示す基準の特性に対して、右画面及び左画面はそれぞれ点線及び一点鎖線で示す特性となるようなガンマ補正データを用いる。
【００６３】
図１２は、ガンマ補正後の２画面表示状況を示す図である。
図１２では、例えば、ユーザが両画面について図１１に示すガンマ補正データを指定している。この結果、右画面は明るいコントラストの高い画像となり、左画面は落ち着いた目に優しい画像となっている。これによってそれぞれの視認者のニーズに適合した画像を得ることができる。
【００６４】
なお、ユーザは、セレクタ回路１６を操作して、所望のガンマ補正データを指定することができる。ガンマ切替回路１５はその指定以降、指定されたガンマ補正データを所定タイミングで階調基準電圧発生回路７に出力する。
また、制御回路１０が外部信号源ＳＳから画像データの種類を判断して、その結果をガンマ切替回路１５に渡しても良い。これによって、ガンマ切替回路１５は、表示される画像に対応して自動で適正なガンマ補正データを出力することができる。
【００６５】
本実施の形態の液晶表示装置では、左映像と右映像を同じにすれば通常表示となり、表示クオリテイを落とさずに表示できる。このときは、バックライトＢＬａ、ＢＬｂを共に点灯したままにしておけばよい。通常は、左右共に同じ映像を映しておくが、ある特殊な状況下にあることを判断して、立体表示にしたり、２画面表示にしたりする使い方でもよい。
【００６６】
また、階調基準電圧発生回路７をガンマ補正データに基づいて階調基準電圧ＶＲＥＦを生成するように構成しているが、複数のアナログ回路を用い、それを切り替えることで階調基準電圧ＶＲＥＦを生成するようにしても良い。
さらに、階調基準電圧発生回路７は抵抗ストリングによってＲ−ＤＡＣとして構成しているが、容量を用いてＣ−ＤＡＣとして構成しても良い。
【００６７】
また、本実施の形態では、立体表示と２画面表示として２つの方向に光が射出する例を述べたが、本発明はこの形態に限定されず、２以上の任意の方向に光が射出し、そのそれぞれの方向についてガンマ補正を実行するようにしても良い。従って、その場合には、ガンマ補正データもその方向の数だけ必要とされる。また、ガンマ補正データは、色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎に設けても良い。
【００６８】
また、本実施の形態では、バックライトＢＬａ及びＢＬｂの輝度を合わせて制御してもかまわない。
【００６９】
〔第２の実施の形態〕
図１４は、第２の実施の形態の、液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。第２の実施の形態では、ガンマ補正の方法が第１の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００７０】
コントローラ回路５は、制御回路１０、垂直タイミング制御回路１１、水平タイミング制御回路１２、画像データ変換回路１７、バックライト制御回路１４およびガンマ補正回路１８を含む。
【００７１】
画像データ変換回路１７は、複数の画素ＰＸに対して外部信号源ＳＳから入力される画像データＤＩ（左画像データ、右画像データ）を一時保存すると共に、所定タイミングでガンマ補正回路１８に出力する。ガンマ補正回路１８は、制御回路からの切り換えタイミング信号に応じてガンマ補正値を切り換えて、それぞれの画像データＤＩ（左画像データ、右画像データ）に適用する。そして、画素データＤＯを生成してソースドライバＸＤに出力する。
なお、ガンマ補正値はデジタルガンマテーブルメモリ１９に保存されており、ガンマ補正回路１８は、例えば、セレクタ回路１６を介して予め指定されたガンマ補正値を用いて処理を行う。
【００７２】
第１の実施の形態では、Ｖｒｅｆ電圧を可変としてガンマ補正を行っていたが、高速な電圧変化に追従することができない場合もあった。これに対して、第２の実施の形態では、映像信号にガンマ補正を行う方式であるため、第１の実施の形態と比較すると、高速な電圧変化に追従することが可能である。
【００７３】
なお、本方式でガンマ補正を行う際、精度の良い階調表現を可能とするために、例えば、階調基準電圧発生回路７、ソースドライバＸＤなどの階調数を増加して階調分解能を高くするように構成しても良く、あるいはフレームレートコントロール方式を採用して階調数を増加するように構成しても良い。
【００７４】
尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の概要を説明する図。
【図２】液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図。
【図３】ソースドライバの構成を概略的に示す図。
【図４】階調基準電圧発生回路の構成を示す図。
【図５】本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法を説明する図。
【図６】立体表示状況を示す図。
【図７】液晶印加電圧に対する画素の透過率特性を示す図。
【図８】表示信号の階調値に対する画素の透過率特性を示す図。
【図９】ガンマ補正後の立体表示状況を示す図。
【図１０】２画面表示状況を示す図。
【図１１】表示信号の階調値に対する画素の透過率特性を示す図。
【図１２】ガンマ補正後の２画面表示状況を示す図。
【図１３】視差バリア方式の概念図。
【図１４】第２の実施の形態の液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図。
【符号の説明】
【００７６】
１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、４…駆動用電圧発生回路、５…コントローラ回路、７…階調基準電圧発生回路、１０…制御回路、１４…バックライト制御回路、１５…ガンマ切替回路、１６…セレクタ回路、３０…Ｄ／Ａ変換器、３１…バッファ回路、ＹＤ…ゲートドライバ、ＤＩ…画像データ、ＤＯ…画素データ、ＸＤ…ソースドライバ、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…共通電極、ＰＸ…液晶画素、ＤＰ…表示パネル、ＢＬ，ＢＬａ，ＢＬｂ…バックライト、ＣＮＴ…表示制御回路、ＶＧ１，ＶＧ２，ＶＧ３，ＶＧ４…可変電圧発生部、Ｘ…ソース線、Ｇ…ゲート線、Ｗ…スイッチング素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体表示、あるいは複数方向の映像を表示することが可能な液晶表示装置に関し、視認するそれぞれの方向に応じた視野角特性を実現することのできる液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、パーソナルコンピュータ、情報携帯端末、テレビジョン、あるいはカーナビゲーションシステム等の表示装置として広く利用されている。
この液晶表示装置は、一つの二次元情報を表示するのが通常であるが、それに留まらず、立体表示、あるいは同一画面で観察者の見る方向によって同時に異なる画面表示が可能な液晶表示装置が提案されている。例えば、車載用で運転席と助手席とで見える映像が異なる２画面表示装置や、右目用の映像と左目用の映像をそれぞれ表示することによって立体表示を行う３次元表示装置などが提案されている。
【０００３】
このような表示を可能とする技術として、視差バリア方式が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
図１３は、視差バリア方式の概念図である。液晶パネルＤＰには、右方向用の画素と、左方向用の画素とが個別に形成されている。そして、斜め方向からは、その各々の画素を透過して出射する光の一方の光を観測できるように、視差バリア層５１を形成する。なお、その視差バリア５１としてレンチキュラーレンズを設けて指向性を高めることもできる。しかしながら、このような視差バリア方式では、右方向用の画素と左方向用の画素とを異ならしめる必要があることから、表示画像の空間解像度は実際の表示パネルの画素数の１／２に低下してしまう。
【０００４】
一方、時分割駆動によって左右それぞれの方向に光を振り分けることで光の指向性を切り替える方式も提案されている。
この方式によれば、空間解像度、もしくは開口率を減少させることなく複数の画面を表示することや、立体画像を表示することができる。
【特許文献１】特開平５−１０７６６３号公報
【特許文献２】特開平１０−１６１０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本来液晶パネルの有する視野角特性や階調表示特性は、必ずしも左右で対称とはなっておらず、従って液晶には同じ電圧が印加されたとしても左右で異なって視認される視野角特性や階調表示特性が存在する。立体表示を行う際に、このように左右視差非対称の光学特性が生じることは不都合である。
一方、同一画面で同時に異なる複数画面表示を行う際、１つの方向で視認する映像の表示特性と他の方向で視認する映像の表示特性とを映像の種類によって別にしたい場合などのように、視認する方向によって異なった特性が有用な場合もある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、視認するそれぞれの方向に応じた視野角特性や階調表示特性といった表示特性を実現することのできる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明は、ＯＣＢモード液晶を用いて構成される液晶画素をマトリクス状に配した表示パネルと、前記表示パネルを照明する光を時分割で複数の方向に射出するように切り替える光制御手段と、前記複数の方向についてそれぞれ独立のガンマ補正を行った映像を時分割で表示パネルに表示する表示制御手段とを備えた液晶表示装置である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、視認するそれぞれの方向に応じた表示特性を実現することのできる液晶表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
〔第１の実施の形態〕
以下の実施の形態では立体表示を行う場合を例として説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【００１０】
図１は、本発明の概要を説明する図である。
本発明に係る液晶表示装置では、透過型の液晶パネルＤＰの下にバックライトＢＬを備えている。そして、バックライトＢＬは、光源５２ａおよびバックライト導光板５３ａを有するバックライトＢＬａ、光源５２ｂおよびバックライト導光板５３ｂを有するバックライトＢＬｂで構成される。ここで、光源５２ａをオンしたときは、光はバックライト導光板５３ａによって図の右方向に出射され、光源５２ｂをオンしたときは、光はバックライト導光板５３ｂによって図の左方向に出射される。
【００１１】
立体表示を行うときは、液晶パネルＤＰに右の画像を表示する期間で光源５２ａを点灯し、液晶パネルＤＰに左の画像を表示する期間で光源を切替えて光源５２ｂを点灯する。このように時分割で液晶パネルＤＰに左右視差像を順次表示し、これと同期して照明する光源の指向性を切替えることによって、左右の視差画像をそれぞれ左右の眼に導くことができる。
【００１２】
なお、図１は液晶表示装置の概略の構成を示している。実際の表示装置においては、液晶パネルＤＰとバックライトＢＬとの間に、さらにコリメートレンズ、プリズムフィルムなどの光の指向性を調整する光学素子を適宜設けることができる。
【００１３】
ところで、１フレーム期間を時分割して異なる映像を表示するためには、応答速度の速い液晶を使用することが必須の条件となる。このため、本実施の形態では、動画表示に必要とされる高速な液晶応答性を有すると共に、広視野角の実現が可能なＯＣＢモード（Optically Compensated Bend）液晶を使用する。
【００１４】
図２は、液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。
液晶表示装置は液晶パネルＤＰ、液晶パネルＤＰを照明するバックライトＢＬ（ＢＬａ、ＢＬｂ）、液晶パネルＤＰおよびバックライトＢＬを制御する表示制御回路ＣＮＴを備える。
【００１５】
液晶パネルＤＰは一対の電極基板であるアレイ基板１および対向基板２間に液晶層３を挟持した構造である。液晶層３は、例えばノーマリホワイトの表示動作のために予めスプレー配向からベンド配向に転移されると共にベンド配向からスプレー配向への逆転移が印加される電圧により阻止される液晶を液晶材料として含む。
【００１６】
表示制御回路ＣＮＴは、アレイ基板１および対向基板２から液晶層３に印加される液晶駆動電圧により液晶パネルＤＰの透過率を制御する。スプレー配向からベンド配向への転移は電源投入時に表示制御回路ＣＮＴにより行われる所定の初期化処理で比較的大きな電界を液晶に印加することにより得られる。
アレイ基板１では、複数の画素電極ＰＥが透明絶縁基板ＧＬ上において略マトリクス状に配置される。また、複数のゲート線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）が複数の画素電極ＰＥの行に沿って配置され、複数のソース線Ｘ（Ｘ１〜Ｘｎ）が複数の画素電極ＰＥの列に沿って配置される。
【００１７】
これらゲート線Ｙおよびソース線Ｘの交差位置近傍には、複数の画素スイッチング素子Ｗが配置される。各画素スイッチング素子Ｗは例えばゲートがゲート線Ｙに接続され、ソース−ドレインパスがソース線Ｘおよび画素電極ＰＥ間に接続される薄膜トランジスタからなり、対応ゲート線Ｙを介して駆動されたときに対応ソース線Ｘおよび対応画素電極ＰＥ間で導通する。
【００１８】
各画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥは例えばＩＴＯ等の透明電極材料からなり、それぞれ配向膜ＡＬで覆われ、画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥからの電界に対応した液晶分子配列に制御される液晶層３の一部である画素領域と共に液晶画素ＰＸを構成する。
【００１９】
複数の液晶画素ＰＸは各々画素電極ＰＥおよび共通電極ＣＥ間に液晶容量ＣＬＣを有する。複数の補助容量線Ｃ１〜Ｃｍは各々対応行の液晶画素ＰＸの画素電極ＰＥに容量結合して補助容量Ｃｓを構成する。補助容量Ｃｓは画素スイッチング素子Ｗの寄生容量に対して十分大きな容量値を有する。
【００２０】
表示制御回路ＣＮＴは、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤ、バックライト駆動部ＬＤ、駆動用電圧発生回路４、およびコントローラ回路５を備える。
ゲートドライバＹＤは、複数のスイッチング素子Ｗを行単位に導通させるように複数のゲート線Ｙ１〜Ｙｍを順次駆動する。ソースドライバＸＤは、各行のスイッチング素子Ｗが対応ゲート線Ｙの駆動によって導通する期間において画素電圧Ｖsを複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎにそれぞれ出力する。バックライト駆動部ＬＤは、バックライトＢＬを駆動する。駆動用電圧発生回路４は、液晶パネルＤＰの駆動用電圧を発生する。コントローラ回路５は、ゲートドライバＹＤ、ソースドライバＸＤおよびバックライト駆動部ＬＤを制御する。
【００２１】
駆動用電圧発生回路４は、補助容量線Ｃに印加される補償電圧Ｖeを発生する補償電圧発生回路６を含む容量結合駆動を含んでも良い。また、ソースドライバＸＤによって用いられる所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを発生する階調基準電圧発生回路７、および対向電極ＣＴに印加されるコモン電圧Ｖcomを発生するコモン電圧発生回路８を含む。
【００２２】
コントローラ回路５は、制御回路１０、垂直タイミング制御回路１１、水平タイミング制御回路１２、画像データ変換回路１７、バックライト制御回路１４およびガンマ切替回路１５を含む。
【００２３】
制御回路１０は、外部信号源ＳＳから入力される同期信号ＳＹＮＣ’に基づいて新たな同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）を生成するとともに、表示制御回路ＣＮＴ各部の動作を制御する信号を生成する。
垂直タイミング制御回路１１は、制御回路１０から入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてゲートドライバＹＤなどに対する制御信号ＣＴＹを発生する。水平タイミング制御回路１２は、制御回路１０から入力される同期信号ＳＹＮＣ（ＶＳＹＮＣ，ＤＥ）に基づいてソースドライバＸＤに対する制御信号ＣＴＸを発生する。
【００２４】
画像データ変換回路１７は、複数の画素ＰＸに対して外部信号源ＳＳから入力される画像データＤＩ（左画像データ、右画像データ）を一時保存すると共に、所定タイミングでソースドライバＸＤに出力する。バックライト制御回路１４は、垂直タイミング制御回路１１から出力される制御信号ＣＴＹに基づいてバックライト駆動部ＬＤを制御する。ガンマ切替回路１５は、階調値−階調電圧特性を変更するための補正データを階調基準電圧発生回路７に出力する。
【００２５】
なお、液晶パネルＤＰには、セレクタ回路１６が設けられ、このセレクタ回路１６からの切替信号によってガンマ切替回路１５から出力される補正データが変更される。
【００２６】
画像データＤＩは複数の液晶画素ＰＸに対する複数の画素データからなり、１フレーム期間（垂直走査期間Ｖ）に左画像データ、右画像データについて２回更新される。制御信号ＣＴＹはゲートドライバＹＤに供給され、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１７から得られる画素データＤＯと共にソースドライバＸＤに供給される。制御信号ＣＴＹは上述のように順次複数のゲート線Ｙを駆動する動作をゲートドライバＹＤに行わせるために用いられ、制御信号ＣＴＸは画像データ変換回路１７の液晶画素ＰＸ単位に得られ直列に出力される画素データＤＯを複数のソース線Ｘにそれぞれ割り当てると共に出力極性を指定する動作をソースドライバＸＤに行わせるために用いられる。
【００２７】
ゲートドライバＹＤはゲート線Ｙを選択するために例えばシフトレジスタ回路を用いて構成される。ここで、ゲートパルスは、左画像データと右画像データとについての２種を出力する。
なお、本実施の形態の左画像データと右画像データの表示動作については後で詳細に説明する。
【００２８】
ソースドライバＸＤは階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照してこれら画素データＤＯをそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。
【００２９】
画素電圧Ｖsは共通電極ＣＥのコモン電圧Ｖcomを基準として画素電極ＰＥに印加される電圧であり、例えばフレーム反転駆動およびライン反転駆動を行うようコモン電圧Ｖcomに対して極性反転される。２倍速の垂直走査速度で反射部表示駆動を行う場合には、例えばライン反転駆動（１Ｈ反転駆動）およびフレーム反転駆動を行うようコモン電圧Ｖcomに対して極性反転される。
【００３０】
また、補償電圧Ｖeは１行分のスイッチング素子Ｗが非導通となるときにこれらスイッチング素子Ｗに接続されるゲート線Ｙに対応した補助容量線ＣにゲートドライバＹＤを介して印加され、これらスイッチング素子Ｗの寄生容量によって１行分の画素ＰＸに生じる画素電圧Ｖsの変動を補償する容量結合駆動であっても良い。
【００３１】
ゲートドライバＹＤが例えばゲート線Ｙ１をオン電圧により駆動してこのゲート線Ｙ１に接続された全ての画素スイッチング素子Ｗを導通させると、ソース線Ｘ１〜Ｘｎ上の画素電圧Ｖsがこれら画素スイッチング素子Ｗをそれぞれ介して対応画素電極ＰＥおよび補助容量Ｃｓの一端に供給される。
【００３２】
また、ゲートドライバＹＤは、ゲート線Ｙ１に対応した補助容量線Ｃ１に補償電圧発生回路６からの補償電圧Ｖeを出力し、またゲート線Ｙ１に接続された全ての画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間だけ導通させた直後にこれら画素スイッチング素子Ｗを非導通にするオフ電圧をゲート線Ｙ１に出力する。補償電圧Ｖeはこれら画素スイッチング素子Ｗが非導通になったときにこれらの寄生容量によって画素電極ＰＥから引き抜かれる電荷を低減して画素電圧Ｖsの変動、すなわち突き抜け電圧ΔＶｐを実質的にキャンセルする。
【００３３】
図３は、ソースドライバＸＤの構成を概略的に示す図である。
ソースドライバＸＤは、シフトレジスタ２１、サンプリング・ロードラッチ２２、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路２３、および出力バッファ回路２４を含む。
制御信号ＣＴＸには、一行分の画素データの取り込み開始タイミングを制御する水平スタート信号ＳＴＨ、シフトレジスタ２１において水平スタート信号ＳＴＸをシフトさせる水平クロック信号ＣＫＨが含まれている。
【００３４】
シフトレジスタ２１は、水平スタート信号ＳＴＨを水平クロック信号ＣＫＨに同期してシフトし、画素データＤＯを順次直並列変換するタイミングを制御する。サンプリング・ロードラッチ２２は、シフトレジスタ２１の制御により１ライン分の画素ＰＸに対する画素データＤＯを順次ラッチし、並列的に出力する。デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路２３は、画素データＤＯをアナログ形式の画素電圧に変換する。出力バッファ回路２４は、Ｄ／Ａ変換回路２３から得られるアナログ画素電圧をソース線Ｘ１，・・・，Ｘｎに出力する。そして、Ｄ／Ａ変換回路２３は、階調基準電圧発生回路７から発生される複数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照するように構成される。
【００３５】
ガンマ切替回路１５は、１フレーム期間において制御回路１０からの信号に応じて、ガンマ補正データを左画像データ用と右画像データ用とで切替えて階調基準電圧発生回路７に対して出力する。階調基準電圧発生回路７はガンマ補正データに基づいて階調基準電圧ＶＲＥＦを作成して出力する。
【００３６】
なお、ガンマ切替回路１５には、種々の表示特性、例えば、コントラストを高める表示、低階調を強調する表示など、を与える複数組のガンマ補正データが記憶されている。
そして、液晶パネルＤＰに設けられたセレクタ回路１６は、上述の表示特性を指定できるだけでなく表示形式（立体表示、２画面表示、通常表示）を指定することもできる。すると、指定された表示形式に対応したガンマ補正データが記憶された複数組のガンマ補正データから選択されて表示に適用される。
【００３７】
図４は、階調基準電圧発生回路７の構成を示す図である。
階調基準電圧発生回路７は階調基準電圧Ｖ０〜Ｖ９の数よりも少ない例えば４個である第２所定数の可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４と、これら可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４の出力端（出力チャネル）ＣＨ４〜ＣＨ１間に直列に接続される複数の抵抗Ｒ０〜Ｒ８とを有する。複数の抵抗Ｒ０〜Ｒ８は可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４の出力端ＣＨ４〜ＣＨ１間に得られる差電圧を分圧して階調基準電圧Ｖ０〜Ｖ９を得る。可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４の各々は、Ｄ／Ａ変換器３０および出力バッファ３１を含む。
【００３８】
可変電圧発生部ＶＧ１では、Ｄ／Ａ変換器３０がガンマ補正を兼ねて設定される数値データＲＤ１に対応した出力電圧を発生し、出力バッファ３１がこの出力電圧を出力端ＣＨ４から出力する。可変電圧発生部ＶＧ２では、Ｄ／Ａ変換器３０がガンマ補正を兼ねて設定される数値データＲＤ２に対応した出力電圧を発生し、出力バッファ３１がこの出力電圧を出力端ＣＨ３から出力する。可変電圧発生部ＶＧ３では、Ｄ／Ａ変換器３０がガンマ補正を兼ねて設定される数値データＲＤ３に対応した出力電圧を発生し、出力バッファ３１がこの出力電圧を出力端ＣＨ２から出力する。可変電圧発生部ＶＧ４では、Ｄ／Ａ変換器３０がガンマ補正を兼ねて設定される数値データＲＤ４に対応した出力電圧を発生し、出力バッファ３１がこの出力電圧を出力端ＣＨ１から出力する。
【００３９】
数値データＲＤ１〜ＲＤ４は、ガンマ切替回路１５からシリアルに階調基準電圧発生回路７に出力される。可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４のＤ／Ａ変換器３０は、数値データＲＤ１〜ＲＤ４を出力電圧に変換する構造であり、各種設定に対応可能に構成されている。
【００４０】
Ｄ／Ａ変換回路２３のＤ／Ａ変換部２３’は、Ｒ−ＤＡＣで構成される場合は、階調基準電圧発生回路７により制御された階調基準電圧Ｖ０，Ｖ１間、階調基準電圧Ｖ１，Ｖ２間、階調基準電圧Ｖ２，Ｖ３間、階調基準電圧Ｖ３，Ｖ４間、階調基準電圧Ｖ４，Ｖ５間、階調基準電圧Ｖ５，Ｖ６間、階調基準電圧Ｖ６，Ｖ７間、階調基準電圧Ｖ７，Ｖ８間、および階調基準電圧Ｖ８，Ｖ９間にそれぞれ複数の抵抗群及びスイッチ群を備え、入力される階調基準電圧を画素データＤＯに基づいて抵抗分圧し、対応するアナログ画素電圧をソース線Ｘ１，・・・，Ｘｎに出力する。
【００４１】
次に、本実施の形態における液晶表示装置の駆動方法を説明する。本実施の形態では、１フレーム期間中に右画像表示期間と左画像表示期間とが設けられ、それぞれの期間において右画像用、左画像用の画素電圧が液晶画素に供給される。
【００４２】
図５は、本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法を説明する図である。
図１乃至図５を参照しつつ駆動方法を説明する。上述のようにゲートドライバＹＤから出力されるゲート線Ｙを選択するためのゲートパルスは、右画像表示用と左画像表示用の２種が設けられている。
【００４３】
制御信号ＣＴＹは、第１スタート信号（右画像表示開始信号）ＳＴＨＡ、第２スタート信号（左画像表示開始信号）ＳＴＨＢ、クロック信号、および出力イネーブル信号等を含む。
【００４４】
第１スタート信号（右画像表示開始信号）ＳＴＨＡは、右画像表示開始タイミングを制御する。第２スタート信号（左画像表示開始信号）ＳＴＨＢは、左画像表示開始タイミングを制御する。クロック信号は、シフトレジスタ回路においてこれらスタート信号ＳＴＨＡ，ＳＴＨＢをシフトさせる。出力イネーブル信号は、スタート信号ＳＴＨＡ，ＳＴＨＢの保持位置に対応してシフトレジスタ回路によって所定数ずつ順次または一緒に選択されるゲート線Ｙ１〜Ｙｍへの駆動信号の出力を制御する。
【００４５】
他方、制御信号ＣＴＸはスタート信号、クロック信号、ロード信号、および極性信号等を含む。
先ず右画像表示動作について説明する。
ゲートドライバＹＤは制御信号ＣＴＹの制御により１フレーム期間の１／３期間においてゲート線Ｙ１〜Ｙｍを右画像表示用に順次選択し、各行の画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間Ｈだけ導通させる駆動信号としてオン電圧を選択ゲート線Ｙに供給する。１行分の入力画素データＤＩが１行分の右画像表示用画素データＲに変換される。１行分の右画像表示用画素データＲは画像データ変換回路１７から直列に出力される。
【００４６】
この画素データＲが画像データ変換回路１７から出力されるタイミングに合わせて、制御回路１０から指示を受けたガンマ切替回路１５は、右画像用のガンマ補正データを階調基準電圧発生回路７に出力する。この右画像用のガンマ補正データは、セレクタ回路より指定された表示特性に対応したデータである。階調基準電圧発生回路７は、階調基準電圧ＶＲＥＦを右画像表示用に切替えて出力する。
【００４７】
ソースドライバＸＤは上述の階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照してこれら画素データＲをそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。
【００４８】
この右画像表示期間に合わせて制御回路１０は、所定タイミングでバックライト制御回路１４に点消灯信号を出力する。バックライト制御回路１４は、バックライト駆動部ＬＤを駆動してバックライトＢＬａの点消灯を制御する。
図５では、右画像が表示パネルに表示されてから左画像が表示を開始するまでの１フレーム期間の１／６期間バックライトＢＬａが点灯する。
【００４９】
続いて、左画像表示動作について説明する。ゲートドライバＹＤは制御信号ＣＴＹの制御により１フレーム期間の１／３期間においてゲート線Ｙ１〜Ｙｍを左画像表示用に順次選択し、各行の画素スイッチング素子Ｗを１水平走査期間Ｈだけ導通させる駆動信号としてオン電圧を選択ゲート線Ｙに供給する。１行分の入力画素データＤＩが１行分の左画像表示用画素データＬに変換される。１行分の左画像表示用画素データＬは画像データ変換回路１７から直列に出力される。
【００５０】
この画素データＬが画像データ変換回路１７から出力されるタイミングに合わせて、制御回路１０から指示を受けたガンマ切替回路１５は、左画像用のガンマ補正データを階調基準電圧発生回路７に出力する。この左画像用のガンマ補正データは、セレクタ回路より指定された表示特性に対応したデータである。階調基準電圧発生回路７は、階調基準電圧ＶＲＥＦを左画像表示用に切替えて出力する。
【００５１】
ソースドライバＸＤは上述の階調基準電圧発生回路７から供給される所定数の階調基準電圧ＶＲＥＦを参照してこれら画素データＬをそれぞれ画素電圧Ｖsに変換し、複数のソース線Ｘ１〜Ｘｎに並列的に出力する。
この左画像表示期間に合わせて制御回路１０は、所定タイミングでバックライト制御回路１４に点消灯信号を出力する。バックライト制御回路１４は、バックライト駆動部ＬＤを駆動してバックライトＢＬｂの点消灯を制御する。
図５では、左画像が表示パネルに表示されてから右画像が表示を開始するまでの１フレーム期間の１／６期間バックライトＢＬｂが点灯する。
【００５２】
続いて、本実施の形態の液晶表示装置を用いた表示例について説明する。
【００５３】
図６は、立体表示状況を示す図である。
図６では、左画面（左眼用）が明るく表示されているのに対し、右画面（右眼用）は暗い表示がなされている。これは、バックライトＢＬａ及びバックライトＢＬｂの輝度が同じであっても、例えば表示パネルの視野角特性や階調表示特性が液晶の配列等の影響で左右で異なっていることによる。しかしながら、良好な立体表示を実現する上では、上述のように左右映像は同じ表示特性であることが望ましい。
【００５４】
図７は、液晶印加電圧に対する画素の透過率特性を示す図であり、図８は、表示信号の階調値に対する画素の透過率特性を示す図である。
【００５５】
画素ＰＸが図７に示すような透過率特性である場合、画素ＰＸの透過率特性は表示信号の階調値に対して図８において破線で示す曲線となる。このため、可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４の出力電圧および抵抗Ｒ０〜Ｒ８の抵抗比が図７に示す特性曲線の変曲点を考慮して設定され、これにより図８に一点鎖線で示す曲線のガンマ補正を表示信号のＤ／Ａ変換において行うようにする。
【００５６】
この結果、画素ＰＸの透過率特性が表示信号の階調値に比例する直線となる。また、可変電圧発生部ＶＧ１〜ＶＧ４の出力電圧は数値データＲＤ１〜ＲＤ４により任意に変更できるため、画素ＰＸの透過率特性を所望の曲線、例えばその傾き等も種々に設定することもできる。
【００５７】
そこで、この実施形態では、例えば左画面（左眼用）が明るく表示されるのに対し右画面（右眼用）は暗い表示がなされる視野角特性を有する表示パネルであっても、セレクタ回路１６の設定により階調基準電圧発生回路７の階調基準電圧ＶＲＥＦが左画像表示期間では右画像表示期間よりも０．１Ｖ程度大きくなるように制御される。
【００５８】
図９は、ガンマ補正後の立体表示状況を示す図である。
図９では、例えば、本液晶表示装置のユーザが、少なくとも１方の画面についてガンマ補正データを指定している。この結果、左右の画面は同じ特性で表示されている。これによって品位の高い立体表示を得ることができる。
【００５９】
なお、通常の平面表示と立体表示を切り替えたときにガンマ補正データが切り替えられる。即ち、ユーザがセレクタ回路１６を操作して、平面表示から立体表示に切り替えたときは、ガンマ切替回路１５はそれを検知してその切替以降、予め記憶していた立体表示用のガンマ補正データを所定タイミングで階調基準電圧発生回路７に出力する。
【００６０】
また、制御回路１０が外部信号源ＳＳから画像データが平面表示用か立体表示用かを判断して、その結果をガンマ切替回路１５に渡しても良い。これによって、ガンマ切替回路１５は、表示される画像に対応して自動で適正なガンマ補正データを出力することができる。
【００６１】
図１０は、２画面表示状況を示す図である。
図１０は例えば、運転席と助手席とで視認できる表示内容を異にした画面である。この表示では、左画面にウエブ表示がされ、右画面に地図が表示されている。地図は、運転者の視認性を良くするため輝度を重視して表示することが望ましく、ウエブ表示は、目に優しい輝度で、コントラスト重視の表示が望ましい。
【００６２】
図１１は、表示信号の階調値に対する画素の透過率特性を示す図である。
図１１で実線で示す基準の特性に対して、右画面及び左画面はそれぞれ点線及び一点鎖線で示す特性となるようなガンマ補正データを用いる。
【００６３】
図１２は、ガンマ補正後の２画面表示状況を示す図である。
図１２では、例えば、ユーザが両画面について図１１に示すガンマ補正データを指定している。この結果、右画面は明るいコントラストの高い画像となり、左画面は落ち着いた目に優しい画像となっている。これによってそれぞれの視認者のニーズに適合した画像を得ることができる。
【００６４】
なお、ユーザは、セレクタ回路１６を操作して、所望のガンマ補正データを指定することができる。ガンマ切替回路１５はその指定以降、指定されたガンマ補正データを所定タイミングで階調基準電圧発生回路７に出力する。
また、制御回路１０が外部信号源ＳＳから画像データの種類を判断して、その結果をガンマ切替回路１５に渡しても良い。これによって、ガンマ切替回路１５は、表示される画像に対応して自動で適正なガンマ補正データを出力することができる。
【００６５】
本実施の形態の液晶表示装置では、左映像と右映像を同じにすれば通常表示となり、表示クオリテイを落とさずに表示できる。このときは、バックライトＢＬａ、ＢＬｂを共に点灯したままにしておけばよい。通常は、左右共に同じ映像を映しておくが、ある特殊な状況下にあることを判断して、立体表示にしたり、２画面表示にしたりする使い方でもよい。
【００６６】
また、階調基準電圧発生回路７をガンマ補正データに基づいて階調基準電圧ＶＲＥＦを生成するように構成しているが、複数のアナログ回路を用い、それを切り替えることで階調基準電圧ＶＲＥＦを生成するようにしても良い。
さらに、階調基準電圧発生回路７は抵抗ストリングによってＲ−ＤＡＣとして構成しているが、容量を用いてＣ−ＤＡＣとして構成しても良い。
【００６７】
また、本実施の形態では、立体表示と２画面表示として２つの方向に光が射出する例を述べたが、本発明はこの形態に限定されず、２以上の任意の方向に光が射出し、そのそれぞれの方向についてガンマ補正を実行するようにしても良い。従って、その場合には、ガンマ補正データもその方向の数だけ必要とされる。また、ガンマ補正データは、色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）毎に設けても良い。
【００６８】
また、本実施の形態では、バックライトＢＬａ及びＢＬｂの輝度を合わせて制御してもかまわない。
【００６９】
〔第２の実施の形態〕
図１４は、第２の実施の形態の、液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図である。第２の実施の形態では、ガンマ補正の方法が第１の実施の形態と異なっている。従って、第１の実施の形態と同一の部位には同一の符号を付してその詳細の説明は省略する。
【００７０】
コントローラ回路５は、制御回路１０、垂直タイミング制御回路１１、水平タイミング制御回路１２、画像データ変換回路１７、バックライト制御回路１４およびガンマ補正回路１８を含む。
【００７１】
画像データ変換回路１７は、複数の画素ＰＸに対して外部信号源ＳＳから入力される画像データＤＩ（左画像データ、右画像データ）を一時保存すると共に、所定タイミングでガンマ補正回路１８に出力する。ガンマ補正回路１８は、制御回路からの切り換えタイミング信号に応じてガンマ補正値を切り換えて、それぞれの画像データＤＩ（左画像データ、右画像データ）に適用する。そして、画素データＤＯを生成してソースドライバＸＤに出力する。
なお、ガンマ補正値はデジタルガンマテーブルメモリ１９に保存されており、ガンマ補正回路１８は、例えば、セレクタ回路１６を介して予め指定されたガンマ補正値を用いて処理を行う。
【００７２】
第１の実施の形態では、Ｖｒｅｆ電圧を可変としてガンマ補正を行っていたが、高速な電圧変化に追従することができない場合もあった。これに対して、第２の実施の形態では、映像信号にガンマ補正を行う方式であるため、第１の実施の形態と比較すると、高速な電圧変化に追従することが可能である。
【００７３】
なお、本方式でガンマ補正を行う際、精度の良い階調表現を可能とするために、例えば、階調基準電圧発生回路７、ソースドライバＸＤなどの階調数を増加して階調分解能を高くするように構成しても良く、あるいはフレームレートコントロール方式を採用して階調数を増加するように構成しても良い。
【００７４】
尚、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の概要を説明する図。
【図２】液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図。
【図３】ソースドライバの構成を概略的に示す図。
【図４】階調基準電圧発生回路の構成を示す図。
【図５】本実施の形態の液晶表示装置の駆動方法を説明する図。
【図６】立体表示状況を示す図。
【図７】液晶印加電圧に対する画素の透過率特性を示す図。
【図８】表示信号の階調値に対する画素の透過率特性を示す図。
【図９】ガンマ補正後の立体表示状況を示す図。
【図１０】２画面表示状況を示す図。
【図１１】表示信号の階調値に対する画素の透過率特性を示す図。
【図１２】ガンマ補正後の２画面表示状況を示す図。
【図１３】視差バリア方式の概念図。
【図１４】第２の実施の形態の液晶表示装置の回路構成を概略的に示す図。
【符号の説明】
【００７６】
１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、４…駆動用電圧発生回路、５…コントローラ回路、７…階調基準電圧発生回路、１０…制御回路、１４…バックライト制御回路、１５…ガンマ切替回路、１６…セレクタ回路、３０…Ｄ／Ａ変換器、３１…バッファ回路、ＹＤ…ゲートドライバ、ＤＩ…画像データ、ＤＯ…画素データ、ＸＤ…ソースドライバ、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…共通電極、ＰＸ…液晶画素、ＤＰ…表示パネル、ＢＬ，ＢＬａ，ＢＬｂ…バックライト、ＣＮＴ…表示制御回路、ＶＧ１，ＶＧ２，ＶＧ３，ＶＧ４…可変電圧発生部、Ｘ…ソース線、Ｇ…ゲート線、Ｗ…スイッチング素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＣＢモード液晶を用いて構成される液晶画素をマトリクス状に配した表示パネルと、
前記表示パネルを照明する光を時分割で複数の方向に射出するように切り替える光制御手段と、
前記複数の方向についてそれぞれ独立のガンマ補正を行った映像を時分割で表示パネルに表示する表示制御手段と
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記表示制御手段は、
前記複数の方向についてのガンマ補正データを複数組記憶する補正データ記憶手段と、
前記補正データ記憶手段に記憶されたガンマ補正データから選択したガンマ補正データを表示に適用する補正データ切替手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の方向についてそれぞれ適用されるガンマ補正データを指定する補正データ指定手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記補正データ指定手段は、映像の表示形式に対応したガンマ補正データを指定し、
前記補正データ切替手段は、指定されたガンマ補正データを表示に適用することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
映像信号から当該映像の表示形式を取得して、前記表示形式に対応した情報を前記補正データ指定手段に提供する表示形式取得手段を備え、
前記補正データ指定手段は、提供される情報に基づいてガンマ補正データを指定することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
ＯＣＢモード液晶を用いて構成される液晶画素をマトリクス状に配した表示パネルと、
前記表示パネルを照明する光を時分割で複数の方向に射出するように切り替える光制御手段と、
前記複数の方向についてそれぞれ独立のガンマ補正を行った映像を時分割で表示パネルに表示する表示制御手段と
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記表示制御手段は、
前記複数の方向についてのガンマ補正データを複数組記憶する補正データ記憶手段と、
前記補正データ記憶手段に記憶されたガンマ補正データから選択したガンマ補正データを表示に適用する補正データ切替手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の方向についてそれぞれ適用されるガンマ補正データを指定する補正データ指定手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記補正データ指定手段は、映像の表示形式に対応したガンマ補正データを指定し、
前記補正データ切替手段は、指定されたガンマ補正データを表示に適用することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
映像信号から当該映像の表示形式を取得して、前記表示形式に対応した情報を前記補正データ指定手段に提供する表示形式取得手段を備え、
前記補正データ指定手段は、提供される情報に基づいてガンマ補正データを指定することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１５１０１６（Ｐ２００９−１５１０１６Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２７６９６（Ｐ２００７−３２７６９６）
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１９日（２００７．１２．１９）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
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