液晶表示装置
【課題】良好な表示特性と低消費電力化とを実現する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】表示パネルＰＮＬと、表示パネルＰＮＬを照明する照明手段ＢＬと、を備え、照明手段ＢＬは、第１照明手段ＢＬＡと、第２照明手段ＢＬＢと、第１照明手段ＢＬＡと第２照明手段ＢＬＢとを独立に点灯および消灯を行なう照明ドライバＤＡ、ＤＢと、を備え、第１照明手段ＢＬＡは、ゲート線ＧＬの走査方向に対し走査開始側に配置される第１光源５２Ａと、第１光源５２Ａから入射した光を表示パネルＰＮＬへ出射する第１導光体５３Ａとを有し、第２照明手段ＢＬＢは、ゲート線ＧＬの走査方向に対し走査終了側に配置される第２光源５２Ｂと、第２光源５２Ｂから入射した光を表示パネルＰＮＬへ出射する第２導光体５３Ｂとを有し、照明ドライバＤＡ、ＤＢは、第１照明手段ＢＬＡを点灯した後に第２照明手段ＢＬＢを点灯すると共に、第１照明手段ＢＬＡを消灯した後に第２照明手段ＢＬＢを消灯する。
【解決手段】表示パネルＰＮＬと、表示パネルＰＮＬを照明する照明手段ＢＬと、を備え、照明手段ＢＬは、第１照明手段ＢＬＡと、第２照明手段ＢＬＢと、第１照明手段ＢＬＡと第２照明手段ＢＬＢとを独立に点灯および消灯を行なう照明ドライバＤＡ、ＤＢと、を備え、第１照明手段ＢＬＡは、ゲート線ＧＬの走査方向に対し走査開始側に配置される第１光源５２Ａと、第１光源５２Ａから入射した光を表示パネルＰＮＬへ出射する第１導光体５３Ａとを有し、第２照明手段ＢＬＢは、ゲート線ＧＬの走査方向に対し走査終了側に配置される第２光源５２Ｂと、第２光源５２Ｂから入射した光を表示パネルＰＮＬへ出射する第２導光体５３Ｂとを有し、照明ドライバＤＡ、ＤＢは、第１照明手段ＢＬＡを点灯した後に第２照明手段ＢＬＢを点灯すると共に、第１照明手段ＢＬＡを消灯した後に第２照明手段ＢＬＢを消灯する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、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、テレビ受像機、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。
【０００３】
近年、立体表示、あるいは同一画面で利用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の研究がなされている。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と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（３Ｄ）表示装置などが提案されている。
【０００４】
このような表示を可能とする技術として、例えば視差バリア方式が知られている。
【０００５】
視差バリア方式を採用した液晶表示パネルには、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、視差バリア層を形成する。なお、その視差バリア層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。
【０００６】
しかしながら、上記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。
【０００７】
一方、時分割駆動によって左右それぞれの方向にバックライトから光を出射するように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。
【０００８】
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、例えば、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、広視野角の表示を実現可能なＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モード液晶等の、応答速度の速い液晶を使用することが望ましい。ＯＣＢモード液晶を採用した液晶表示装置では、液晶層に周期的に画像信号および逆転移防止信号を印加して液晶分子がベンド配向からスプレイ配向へ逆転移することが防止される。
【０００９】
従来、ＯＣＢモード液晶を採用する液晶表示装置で、逆転移防止信号として黒表示に対応する信号を書き込み、逆転移の防止と動画像等の表示品位を向上させる黒挿入駆動を行なう技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、バックライトの指向性を切り替える時分割立体表示を行う液晶表示装置で２次元（２Ｄ）表示をした際には、輝度の均一性が低くなる場合、電力効率が悪い場合、明るさが不足する場合があった。
【００１２】
例えば、ＯＣＢモード液晶を採用した液晶表示装置において、指向性を切り替えるバックライトを常時点灯させた場合、輝度の均一性は高いが、液晶表示パネルで黒表示を行なっている期間にもバックライトが点灯されているため電力効率を改善することが困難であった。
【００１３】
また、画像信号書き込みが全画面終了してからバックライトを点灯すると、黒表示を行っている期間は消灯しているため電力効率は高くなるが、液晶の応答時間に起因する輝度傾斜が発生することがあった。例えば、最初に白画像信号が書き込まれた画素では、液晶が応答してから所定時間が経過してからバックライトが点灯するため比較的明るくなるが、最後に白画像信号が書き込まれた画素では液晶が応答後すぐにバックライトが点灯するため、液晶の応答が完了せずに暗くなることになる。
【００１４】
もし、画素信号の書き込みがパネルの途中まで終了したタイミングでバックライトを点灯すると、先の液晶の応答時間に起因する輝度傾斜に加え、黒を表示していることに起因する輝度傾斜も重畳され、大きな輝度傾斜が発生する。
【００１５】
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、２Ｄ表示をした際にも、良好な表示特性と低消費電力化とを実現す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】
【００１６】
実施形態に係る液晶表示装置は、アレイ基板と、対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された複数の画素と、を備えた表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明手段と、を備え、前記アレイ基板は、前記複数の画素が配列する列に沿って延びて配置された複数のゲート線と、前記複数の画素が配列する行に沿って延びて配置された複数のソース線と、前記複数のゲート線を順次駆動する駆動手段と、を備え、前記照明手段は、第１照明手段と、第２照明手段と、前記第１照明手段と前記第２照明手段とを独立に点灯および消灯を行なう照明ドライバと、を備え、前記第１照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対し走査開始側に配置される第１光源と、この第１光源からの光が入射され、前記表示パネルに光を出射する第１導光体とを有し、前記第２照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対し走査終了側に配置される第２光源と、この第２光源からの光が入射され、前記表示パネルに光を出射する第２導光体とを有し、前記照明ドライバは、前記複数の画素への第１信号の書き込みを開始した後、第２信号の書き込みが終了するまでの期間において、前記第１照明手段を点灯した後に前記第２照明手段を点灯すると共に、前記第１照明手段を消灯した後に前記第２照明手段を消灯するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置のバックライトの一構成例を説明するための図である。
【図３】図２に示すバックライトから出射される光の光強度の特性の一例を説明するための図である。
【図４】実施形態に係る液晶表示装置において３Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの一例を説明するための図である。
【図５】実施形態に係る液晶表示装置において２Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの一例を説明するための図である。
【図６】実施形態に係る液晶表示装置において３Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの他の例を説明するための図である。
【図７】実施形態に係る液晶表示装置において２Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの他の例を説明するための図である。
【図８】第１比較例に係る液晶表示装置において２Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの一例を説明するための図である。
【図９】第２比較例に係る液晶表示装置において２Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの一例を説明するための図である。
【図１０】実施形態に係る液晶表示装置において、光源から入射したが導光体から出射する方向の一例を説明するための図である。
【図１１】実施形態に係る液晶表示装置において、バックライトから出射される光の光強度の特性の他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施形態に係る液晶表示装置について、図面を参照して説明する。以下の実施形態では３次元（３Ｄ）表示と２次元（２Ｄ）表示とを行う場合を例として説明するが、これに限るものではない。画面に向かって右側と左側とで見える映像が異なる２画面表示装置として使用可能な液晶表示装置であってもよい。
【００１９】
図１に、第１実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す。本実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルＰＮＬと、液晶表示パネルＰＮＬを照明するバックライトＢＬと、を備えている。
【００２０】
液晶表示パネルＰＮＬは、アレイ基板１０と、アレイ基板１０と対向するように配置された対向基板２０と、アレイ基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された画素ＰＸからなる表示部ＤＹＰと、アレイ基板１０の端部に電気的に接続された配線基板３０と、を備えている。本実施形態に係る液晶表示装置は、例えば、４インチのＷＶＧＡ液晶表示装置である。
【００２１】
アレイ基板１０は、各画素ＰＸに対応してマトリクス状に配置された複数の画素電極（図示せず）と、画素電極が配列する列に沿って配置された複数のゲート線ＧＬと、画素電極が配列する行に沿って配置された複数のソース線ＳＬと、ゲート線ＧＬとソース線ＳＬとが交差する位置近傍に配置された画素スイッチＳＷと、駆動手段と、を備えている。駆動手段は、複数のゲート線ＧＬを駆動するゲートドライバＧＤ、複数のソース線ＳＬを駆動するソースドライバＳＤ、および、図示しない補助容量線を駆動する補助容量線ドライバＣＤを備えている。画素電極は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電体により形成されている。
【００２２】
ソースドライバＳＤには、ソースドライバＳＤ、ゲートドライバＧＤ、および、補助容量線ドライバＣＤの動作を制御するコントローラが搭載されている。コントローラは配線基板３０を介して受信する外部信号源からの制御信号により制御される。
【００２３】
画素スイッチＳＷは、例えばポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であって、ゲート電極が対応するゲート線ＧＬと電気的に接続され（あるいは一体に形成され）、ソース電極が対応するソース線ＳＬと電気的に接続され（あるいは一体に形成され）、ドレイン電極が対応する画素電極と電気的に接続され（あるいは一体に形成され）ている。
【００２４】
ゲートドライバＧＤは、複数のゲート線ＧＬを、Ｌ側に配置されたゲート線ＧＬからＲ側に配置されたゲート線ＧＬへ順次駆動して対応する画素スイッチＳＷを導通させる。ソースドライバＳＤは、複数のソース線ＳＬに対応する信号を印加して、画素スイッチＳＷを介して画素電極に印加する。補助容量線ドライバＣＤは、補助容量線に補助容量電圧を印加して、所定の大きさの補助容量を液晶容量と結合させる。
【００２５】
本実施形態に係る液晶表示装置はゲート線ＧＬを８００本、ソース線ＳＬは４８０×３本（ＲＧＢ）とした。また、本実施形態では、ポリシリコンＴＦＴを備え、ゲートドライバＧＤと補助容量線ドライバＣＤをアレイ基板１０に内蔵させている。
【００２６】
対向基板２０は、複数の画素電極と対向するように配置された対向電極を備えている。対向電極は、例えばＩＴＯ等の透明導電体により形成されている。対向電極は図示しない対向電極駆動回路から対向電圧が印加される。
【００２７】
複数の画素電極および対向電極上には、一対の配向膜（図示せず）が配置されている。一対の配向膜の表面は所定の配向処理が成されている。本実施形態では、互いに略平行な方向にラビング処理がなされている。
【００２８】
液晶層に含まれる液晶分子は、配向膜のラビング方向により初期の配向方向が規定され、画素電極と対向電極とに供給される電圧により、配向状態が制御される。
【００２９】
なお、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望ましい。本実施形態では、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、広視野角の表示を実現可能なＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モード液晶を採用している。ゲートドライバＧＤおよびソースドライバＳＤは、ソースドライバＳＤに搭載されたコントローラにより制御され、液晶層に周期的に比較的高電圧である逆転移防止信号を印加して液晶分子がベンド配向からスプレイ配向へ逆転移することを防止している。本実施形態に係る液晶表示装置では、逆転移防止信号として黒表示に対応した電圧を液晶層に印加（黒挿入）して、逆転移を防止するとともに動画像等の表示品位を向上させている。
【００３０】
図２に、バックライトＢＬの構成例を概略的に示す。バックライトＢＬは、第１方向Ａへ光を出射する第１バックライトＢＬＡと、第２方向Ｂへ光を出射する第２バックライトＢＬＢと、照明ドライバと、を備えている。第１バックライトＢＬＡは、第１光源５２Ａと、第１導光体５３Ａと、を備えている。第２バックライトＢＬＢは、第２光源５２Ｂと、第２導光体５３Ｂとを備えている。照明ドライバは、第１光源５２Ａを駆動する第１ドライバＤＡと、第２光源５２Ｂを駆動する第２ドライバＤＢと、を備えている。なお、第１導光体５３Ａと第２導光体５３Ｂとを図１のように１枚の導光体で兼用させてもかまわない。また、このバックライトの制御は、前述したコントローラから行った。ここで、第１光源は、複数のゲート線ＧＬの走査方向（ＬＲ方向）に対し、走査の開始側に形成される光源であり、第２光源は、走査の終端側に形成される光源である。
【００３１】
第１バックライトＢＬＡが複数のゲート線ＧＬの走査方向（ＬＲ方向）に対し走査終了側（Ｒ側）を照明するように光を出射し、第２バックライトＢＬＢが複数のゲート線ＧＬの走査方向（ＬＲ方向）に対し走査開始側（Ｌ側）を照明するように光を出射する、ように液晶表示パネルＰＮＬの背面側（アレイ基板１０側）に配置される。
【００３２】
第１導光体５３Ａは光入射面Ａ１と光出射面Ａ２とを備えた略直方体形状である。なお光入光面の厚みを広げ、入光効率を高くする場合もある。第１光源５２Ａは、例えば発光ダイオードであって、複数の第１光源５２Ａは光入射面Ａ１に向かって光を出射するように光入射面Ａ１に沿って並んで配置されている。第１導光体５３Ａの光入射面Ａ１から第１導光体５３Ａに入射した光は、光出射面Ａ２へ導かれて第１方向Ａに向かって光出射面Ａ２から出射される。
【００３３】
第２導光体５３Ｂは光入射面Ｂ１と光出射面Ｂ２とを備えた略直方体形状である。第２光源５２Ｂは、例えば発光ダイオードであって、複数の第２光源５２Ｂは光入射面Ｂ１に向かって光を出射するように光入射面Ｂ１に沿って並んで配置されている。第２導光体５３Ｂの光入射面Ｂ１から第２導光体５３Ｂに入射した光は、光出射面Ｂ２へ導かれて第２方向Ｂに向かって光出射面Ｂ２から出射される。なお、導光体設計と導光体上に配置するプリズムシートの設計により、図１０のように、光源側に出向する場合も可能である。
【００３４】
第１方向Ａは、液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向（方向Ｄ１と方向Ｄ２とに略直交する方向）から右（Ｒ）方向に向かって回転した方向であって、第２方向Ｂは液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向からに左（Ｌ）方向に向かって回転した方向である。
【００３５】
第１光源５２Ａが液晶表示パネルＰＮＬの左側（複数のゲート線ＧＬの走査方向に対し走査開始側であって、ソース線ＳＬが延びる方向Ｄ１におけるＬ側）においてゲート線ＧＬが延びる方向Ｄ２に並ぶように配置され、第２光源５２Ｂが液晶表示パネルＰＮＬの右側（複数のゲート線ＧＬの走査方向に対し走査終了側であって、ソース線ＳＬが延びる方向Ｄ１におけるＲ側）においてゲート線ＧＬが延びる方向Ｄ２に並ぶように配置されように、バックライトＢＬと液晶表示パネルＰＮＬとが位置あわせされる。
【００３６】
利用者が液晶表示パネルＰＮＬに向かって表示部ＤＹＰを見たときに、第１バックライトＢＬＡから出射され、液晶表示パネルＰＮＬを透過した光が利用者の右目に視認され、第２バックライトＢＬＢから出射され、液晶表示パネルＰＮＬを透過した光が利用者の左目に視認される。
【００３７】
なお、図２には液晶表示装置の概略の構成例を示している。液晶表示パネルＰＮＬとバックライトＢＬとの間に、さらにコリメートレンズ、プリズムフィルム等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。散乱シートは３Ｄ特性を低下させる場合があるため、原則としては使わない。
【００３８】
本実施形態では、バックライトＢＬの光強度を左右方向（ソース線ＳＬが延びる方向Ｄ１）に傾斜させている。図３に第１バックライトＢＬＡおよび第２バックライトＢＬＢの光強度の一例を示す。第１バックライトＢＬＡは、液晶表示パネルＰＮＬの左側、すなわち入光側の光強度が強く、右側の光強度が左側の１／３以上１／２以下となるように光強度が徐々に弱くなるように構成されている。第２バックライトＢＬＢは、液晶表示パネルＰＮＬの右側、同じく入光側の光強度が強く、左側の光強度が右側の１／３以上１／２以下となるように光強度が徐々に弱くなるように構成されている。なお、バックライトＢＬの光強度とは、パネル法線方向から±４°方向の輝度で定義した。ここで入射側で輝度が高く反対側で低くなるのが特徴である。
【００３９】
上記のように光強度を傾斜させると、第１バックライトＢＬＡから出射された光が右側の端部で反射されることが抑制される。同様に、第２バックライトＢＬＢから出射された光が左側の端部で反射されることが抑制される。例えば、第１バックライトＢＬＡから出射された光が右側の端部で反射されると、第２バックライトＢＬＢが点灯しているときと同じように液晶表示パネルＰＮＬの右側が照明され、３Ｄ表示の品位が低下することがある。これに対し、本実施形態では、第１バックライトＢＬＡおよび第２バックライトＢＬＢの光強度が傾斜するように構成されているため、３Ｄ表示の品位が低下することを抑制することができる。
【００４０】
上記液晶表示装置において３Ｄ表示を行なう際には、液晶表示パネルＰＮＬに右目用の画像を表示する期間で第１光源５２Ａを点灯し、液晶表示パネルＰＮＬに左目用の画像を表示する期間で第２光源５２Ｂを点灯する。
【００４１】
このように時分割で液晶表示パネルＰＮＬ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。
【００４２】
本実施形態にかかる液晶表示装置は上述のように３Ｄ表示可能なものであるが、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとを点灯して、液晶表示パネルＰＮＬに画像を表示すると２Ｄ表示をすることができる。多くの３Ｄ表示デバイスは、常時３Ｄ表示をするのではなく、通常は２Ｄ表示をしておきながら、３Ｄの映像を表示する特殊なときだけ３Ｄモードに切り替えるものである。
【００４３】
照明ドライバは、複数の画素ＰＸへの２次元表示用の画像信号の書き込みを開始した後、黒挿入が終了するまでの期間において、第１バックライトＢＬＡを点灯した後に第２バックライトＢＬＢを点灯するとともに、第１バックライトＢＬＡを消灯した後に第２バックライトＢＬＢを消灯するように構成されている。この２Ｄ表示の場合のバックライトの点灯順が、ゲートの走査方向と一致していることが特徴である。
【００４４】
２Ｄ表示を行なう場合、ゲートドライバＧＤの駆動周波数は６０Ｈｚであってもそれ以上の高周波であってもかまわない。６０Ｈｚでは黒挿入起因のフリッカが生じる場合があるため、本実施形態ではゲートドライバＧＤの駆動周波数を８０Ｈｚとして２Ｄ表示を行なった。なお、ゲートドライバＧＤの駆動周波数は、７５Ｈｚ、９０Ｈｚ、１２０Ｈｚのいずれかでもかまわない。なお、本実施形態に係る液晶表示装置では、２Ｄ表示であっても３Ｄ表示であっても解像度が変わらないため、２Ｄ表示と３Ｄ表示との両方の表示品位を低下させることがない。
【００４５】
図４に、上記液晶表示装置において３Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。ここでは、ＷＶＧＡの表示部ＤＹＰへの映像信号の書き込みに４．１６ｍｓを要し、逆転移防止信号の書き込み（黒挿入）にも同じ期間（４．１６ｍｓ）必要であるとした。
【００４６】
図４に示す場合では、液晶表示パネルＰＮＬは８．３３ｍｓのフレーム期間の最初に左目用画像信号を画素電極へ書き込んで左目用画像を表示し、続いて黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。このとき、第２バックライトＢＬＢは、３．０ｍｓ乃至６．６ｍｓの期間に点灯するように駆動される。
【００４７】
続いて、液晶表示パネルＰＮＬは次のフレーム期間の最初に右目用画像信号を画素電極へ書き込んで右目用画像を表示し、続いて黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。このとき第１バックライトＢＬＡは、１０．９ｍｓ乃至１４．５ｍｓの期間に点灯するように駆動される。
【００４８】
なお、図４に示す場合では、画像信号書き込みと黒挿入とを行なうために、駆動周波数１２０Ｈｚでの１フレーム期間である８．３ｍｓを要するので、保持期間を確保することは困難であった。
【００４９】
上記のように３Ｄ表示時に第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとを交互に点灯させると、中央部が明るく、表示部ＤＹＰの左右端（図４中では上下）が暗くなるような輝度傾斜を略３０％に抑えることができた。すなわち、明るい部分の輝度を略１００％としたときに暗くなる部分の輝度が略７０％となった。なお、各バックライトＢＬＡ、ＢＬＢの点灯期間を上記期間より広げると輝度傾斜が大きくなるが明るくなった。各バックライトＢＬＡ、ＢＬＢの点灯期間を上記期間より小さくすると暗くなるが均一性はよくなる（輝度傾斜が小さくなった）。
【００５０】
図５に、上記液晶表示装置において２Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。２Ｄ表示時、ゲートドライバＧＤの駆動周波数は８０Ｈｚであるとき、黒の書き込み、画面の書き込みにそれぞれ４．１６ｍｓを要するとしても、略４ｍｓ程度の保持時間を確保することができた。
【００５１】
図５に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらしている。ここで、ゲート線ＧＬの走査方向を表示部ＤＹＰの左右方向（方向Ｄ１）に設定しているため、図５において上下方向の表示位置は表示部ＤＹＰの左右方向（方向Ｄ１）に対応している。
【００５２】
まず、液晶表示パネルＰＮＬは、１２．５ｍｓの１フレーム期間において、最初の４．１６ｍｓで画像信号を画素電極へ書き込んで画像を表示させ、略４ｍｓ間画像を保持した後、４．１６ｍｓで黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。
【００５３】
バックライトＢＬは、１フレーム期間において、第１バックライトＢＬＡを３．５ｍｓ乃至８．５ｍｓの期間に点灯させ、第２バックライトＢＬＢを５．５ｍｓ乃至１０．５ｍｓの期間に点灯させる。
【００５４】
上記のように本実施形態では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらすことで電力効率の向上と輝度傾斜の低減とを実現している。
【００５５】
上記のように第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらすと、輝度傾斜の低減を抑制することができる。さらに、本実施形態では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの光強度を予め傾斜させることにより、さらに、輝度傾斜を低減させることを可能としている。
【００５６】
上記のように、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、２Ｄ表示をした際にも、良好な表示特性と低消費電力化とを実現する液晶表示装置を提供することができる。
【００５７】
次に、第２実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態に係る液晶表示装置では、右目用画像信号、左目用画像信号、および、黒表示に対応する信号の書き込みに４．１６ｍｓよりも長い期間を要している。
【００５８】
図６に、本実施形態に係る液晶表示装置において３Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。３Ｄ表示を行なうときには、液晶表示パネルＰＮＬは８．３３ｍｓのフレーム期間の最初に左目用画像信号を画素電極へ書き込んで左目用画像を表示し、続いて黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。このとき、第２バックライトＢＬＢは、５．１ｍｓ乃至９．６ｍｓの期間に点灯するように駆動される。
【００５９】
続いて、液晶表示パネルＰＮＬは次のフレーム期間の最初に右目用画像信号を画素電極へ書き込んで右目用画像を表示し、続いて黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。このとき第１バックライトＢＬＡは、１３．２ｍｓ乃至１７．７ｍｓの期間に点灯するように駆動される。
【００６０】
図７に、本実施形態に係る液晶表示装置において２Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。図７に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらしている。
【００６１】
まず、液晶表示パネルＰＮＬは、１２．５ｍｓの１フレーム期間において、最初に画像信号を画素電極へ書き込んで画像を表示させ、所定期間画像を保持した後、黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。
【００６２】
バックライトＢＬは、１フレーム期間において、第２バックライトＢＬＢを４．４ｍｓ乃至９．６ｍｓの期間に点灯させ、第１バックライトＢＬＡを６．５ｍｓ乃至１１．７ｍｓの期間に点灯させる。
【００６３】
上記のように本実施形態では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらすことで電力効率の向上と輝度傾斜の低減とを実現している。
【００６４】
上記のように第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらすと、輝度傾斜の低減を抑制することができる。さらに、本実施形態では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの光強度を予め傾斜させることにより、さらに、輝度傾斜を低減させることを可能としている。
【００６５】
上記のように、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、２Ｄ表示をした際にも、良好な表示特性と低消費電力化とを実現する液晶表示装置を提供することができる。
【００６６】
次に、第１比較例に係る液晶表示装置について説明する。
【００６７】
図８に、第１比較例に係る液晶表示装置において、２Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。
【００６８】
本比較例では、液晶表示パネルＰＮＬの画像信号書き込みおよび黒挿入の動作は、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置と同様である。本比較例では、バックライトＢＬが、第１バックライトＢＬＡおよび第２バックライトＢＬＢを常時点灯させている。この場合、輝度傾斜は発生しないが、液晶表示パネルＰＮＬが黒表示を行なっている期間にもバックライトＢＬが点灯されているため、消費電力を低減させることが困難であった。
【００６９】
次に、第２比較例に係る表示装置について説明する。
【００７０】
図９に、第２比較例に係る液晶表示装置において、２Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。
【００７１】
本比較例では、液晶表示パネルＰＮＬの画像信号書き込みおよび黒挿入の動作は、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置と同様である。本比較例では、バックライトＢＬが、画像信号の保持期間において、第１バックライトＢＬＡおよび第２バックライトＢＬＢを同時に点灯させる。この場合、液晶表示パネルＰＮＬが黒表示を行なっている期間はバックライトＢＬが消灯しているため、消費電力を低く抑えることができるが、発光ダイオードの実装数には限りがあるため明るさが不足する。
【００７２】
また、液晶表示パネルＰＮＬが黒表示を行なっている期間はバックライトＢＬが消灯しているため輝度傾斜は小さく抑えることができるが、前述した液晶応答に依存する輝度傾斜が発生した。
【００７３】
上記第１比較例および第２比較例のように、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとを同じタイミングで点灯させると、輝度傾斜と電力効率とのトレードオフとなり、一方の特性が良好なときには他方の特性が低下してしまう。
【００７４】
これに対し、上述の第１実施形態および第２実施形態によれば、２Ｄ表示をした際にも、良好な表示特性と低消費電力化とを実現することのできる液晶表示装置を提供することができる。
【００７５】
なお、上述の第１、第２実施形態における２Ｄ表示にあっては、ゲートの走査方向と光源の配置場所、光源の輝度の減衰傾向の関係を定めたものであり、走査方向の順に光源を点灯させることが基本である。よって、バックライトの出光方向には関与せず、図２の出向方向であろうが、図１０の出向方向であろうが、点灯タイミングは同じである。ただし、減衰傾向を、図１１のように逆転させ、光源側が暗く、終端側が明るい構成にした場合には、走査方向に対する点灯順は逆転させるほうが望ましい。もちろん、走査方向が逆転すれば、点灯順も逆転するのが望ましく、同一パネルで走査方向を逆転させる機能がついていれば、点灯順も逆転させる処置を付加する事が望ましい。
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
ＢＬ…バックライト（照明手段）、ＧＬ…ゲート線、ＳＬ…ソース線、ＳＷ…画素スイッチ、ＧＤ…ゲートドライバ、ＳＤ…ソースドライバ、ＣＤ…補助容量線ドライバ、ＢＬＡ…第１バックライト（第１照明手段）、ＢＬＢ…第２バックライト（第２照明手段）、ＤＡ…第１ドライバ、ＤＢ…第２ドライバ、Ａ１…第１光入射面、Ａ２…第１光出射面、Ｂ１…第２光入射面、Ｂ２…第２光出射面、ＰＮＬ…液晶表示パネル、ＤＹＰ…表示部、１０…アレイ基板、２０…対向基板、３０…配線基板、５２Ａ…第１光源、５２Ｂ…第２光源、５３Ａ…第１導光体、５３Ｂ…第２導光体。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、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、テレビ受像機、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。
【０００３】
近年、立体表示、あるいは同一画面で利用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の研究がなされている。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と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（３Ｄ）表示装置などが提案されている。
【０００４】
このような表示を可能とする技術として、例えば視差バリア方式が知られている。
【０００５】
視差バリア方式を採用した液晶表示パネルには、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、視差バリア層を形成する。なお、その視差バリア層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。
【０００６】
しかしながら、上記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。
【０００７】
一方、時分割駆動によって左右それぞれの方向にバックライトから光を出射するように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。
【０００８】
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、例えば、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、広視野角の表示を実現可能なＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モード液晶等の、応答速度の速い液晶を使用することが望ましい。ＯＣＢモード液晶を採用した液晶表示装置では、液晶層に周期的に画像信号および逆転移防止信号を印加して液晶分子がベンド配向からスプレイ配向へ逆転移することが防止される。
【０００９】
従来、ＯＣＢモード液晶を採用する液晶表示装置で、逆転移防止信号として黒表示に対応する信号を書き込み、逆転移の防止と動画像等の表示品位を向上させる黒挿入駆動を行なう技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、バックライトの指向性を切り替える時分割立体表示を行う液晶表示装置で２次元（２Ｄ）表示をした際には、輝度の均一性が低くなる場合、電力効率が悪い場合、明るさが不足する場合があった。
【００１２】
例えば、ＯＣＢモード液晶を採用した液晶表示装置において、指向性を切り替えるバックライトを常時点灯させた場合、輝度の均一性は高いが、液晶表示パネルで黒表示を行なっている期間にもバックライトが点灯されているため電力効率を改善することが困難であった。
【００１３】
また、画像信号書き込みが全画面終了してからバックライトを点灯すると、黒表示を行っている期間は消灯しているため電力効率は高くなるが、液晶の応答時間に起因する輝度傾斜が発生することがあった。例えば、最初に白画像信号が書き込まれた画素では、液晶が応答してから所定時間が経過してからバックライトが点灯するため比較的明るくなるが、最後に白画像信号が書き込まれた画素では液晶が応答後すぐにバックライトが点灯するため、液晶の応答が完了せずに暗くなることになる。
【００１４】
もし、画素信号の書き込みがパネルの途中まで終了したタイミングでバックライトを点灯すると、先の液晶の応答時間に起因する輝度傾斜に加え、黒を表示していることに起因する輝度傾斜も重畳され、大きな輝度傾斜が発生する。
【００１５】
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、２Ｄ表示をした際にも、良好な表示特性と低消費電力化とを実現す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】
【００１６】
実施形態に係る液晶表示装置は、アレイ基板と、対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された複数の画素と、を備えた表示パネルと、前記表示パネルを照明する照明手段と、を備え、前記アレイ基板は、前記複数の画素が配列する列に沿って延びて配置された複数のゲート線と、前記複数の画素が配列する行に沿って延びて配置された複数のソース線と、前記複数のゲート線を順次駆動する駆動手段と、を備え、前記照明手段は、第１照明手段と、第２照明手段と、前記第１照明手段と前記第２照明手段とを独立に点灯および消灯を行なう照明ドライバと、を備え、前記第１照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対し走査開始側に配置される第１光源と、この第１光源からの光が入射され、前記表示パネルに光を出射する第１導光体とを有し、前記第２照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対し走査終了側に配置される第２光源と、この第２光源からの光が入射され、前記表示パネルに光を出射する第２導光体とを有し、前記照明ドライバは、前記複数の画素への第１信号の書き込みを開始した後、第２信号の書き込みが終了するまでの期間において、前記第１照明手段を点灯した後に前記第２照明手段を点灯すると共に、前記第１照明手段を消灯した後に前記第２照明手段を消灯するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示装置のバックライトの一構成例を説明するための図である。
【図３】図２に示すバックライトから出射される光の光強度の特性の一例を説明するための図である。
【図４】実施形態に係る液晶表示装置において３Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの一例を説明するための図である。
【図５】実施形態に係る液晶表示装置において２Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの一例を説明するための図である。
【図６】実施形態に係る液晶表示装置において３Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの他の例を説明するための図である。
【図７】実施形態に係る液晶表示装置において２Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの他の例を説明するための図である。
【図８】第１比較例に係る液晶表示装置において２Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの一例を説明するための図である。
【図９】第２比較例に係る液晶表示装置において２Ｄ表示を行なう際の液晶表示パネルおよびバックライトの駆動タイミングの一例を説明するための図である。
【図１０】実施形態に係る液晶表示装置において、光源から入射したが導光体から出射する方向の一例を説明するための図である。
【図１１】実施形態に係る液晶表示装置において、バックライトから出射される光の光強度の特性の他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施形態に係る液晶表示装置について、図面を参照して説明する。以下の実施形態では３次元（３Ｄ）表示と２次元（２Ｄ）表示とを行う場合を例として説明するが、これに限るものではない。画面に向かって右側と左側とで見える映像が異なる２画面表示装置として使用可能な液晶表示装置であってもよい。
【００１９】
図１に、第１実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を概略的に示す。本実施形態に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルＰＮＬと、液晶表示パネルＰＮＬを照明するバックライトＢＬと、を備えている。
【００２０】
液晶表示パネルＰＮＬは、アレイ基板１０と、アレイ基板１０と対向するように配置された対向基板２０と、アレイ基板１０と対向基板２０との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された画素ＰＸからなる表示部ＤＹＰと、アレイ基板１０の端部に電気的に接続された配線基板３０と、を備えている。本実施形態に係る液晶表示装置は、例えば、４インチのＷＶＧＡ液晶表示装置である。
【００２１】
アレイ基板１０は、各画素ＰＸに対応してマトリクス状に配置された複数の画素電極（図示せず）と、画素電極が配列する列に沿って配置された複数のゲート線ＧＬと、画素電極が配列する行に沿って配置された複数のソース線ＳＬと、ゲート線ＧＬとソース線ＳＬとが交差する位置近傍に配置された画素スイッチＳＷと、駆動手段と、を備えている。駆動手段は、複数のゲート線ＧＬを駆動するゲートドライバＧＤ、複数のソース線ＳＬを駆動するソースドライバＳＤ、および、図示しない補助容量線を駆動する補助容量線ドライバＣＤを備えている。画素電極は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電体により形成されている。
【００２２】
ソースドライバＳＤには、ソースドライバＳＤ、ゲートドライバＧＤ、および、補助容量線ドライバＣＤの動作を制御するコントローラが搭載されている。コントローラは配線基板３０を介して受信する外部信号源からの制御信号により制御される。
【００２３】
画素スイッチＳＷは、例えばポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）であって、ゲート電極が対応するゲート線ＧＬと電気的に接続され（あるいは一体に形成され）、ソース電極が対応するソース線ＳＬと電気的に接続され（あるいは一体に形成され）、ドレイン電極が対応する画素電極と電気的に接続され（あるいは一体に形成され）ている。
【００２４】
ゲートドライバＧＤは、複数のゲート線ＧＬを、Ｌ側に配置されたゲート線ＧＬからＲ側に配置されたゲート線ＧＬへ順次駆動して対応する画素スイッチＳＷを導通させる。ソースドライバＳＤは、複数のソース線ＳＬに対応する信号を印加して、画素スイッチＳＷを介して画素電極に印加する。補助容量線ドライバＣＤは、補助容量線に補助容量電圧を印加して、所定の大きさの補助容量を液晶容量と結合させる。
【００２５】
本実施形態に係る液晶表示装置はゲート線ＧＬを８００本、ソース線ＳＬは４８０×３本（ＲＧＢ）とした。また、本実施形態では、ポリシリコンＴＦＴを備え、ゲートドライバＧＤと補助容量線ドライバＣＤをアレイ基板１０に内蔵させている。
【００２６】
対向基板２０は、複数の画素電極と対向するように配置された対向電極を備えている。対向電極は、例えばＩＴＯ等の透明導電体により形成されている。対向電極は図示しない対向電極駆動回路から対向電圧が印加される。
【００２７】
複数の画素電極および対向電極上には、一対の配向膜（図示せず）が配置されている。一対の配向膜の表面は所定の配向処理が成されている。本実施形態では、互いに略平行な方向にラビング処理がなされている。
【００２８】
液晶層に含まれる液晶分子は、配向膜のラビング方向により初期の配向方向が規定され、画素電極と対向電極とに供給される電圧により、配向状態が制御される。
【００２９】
なお、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望ましい。本実施形態では、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、広視野角の表示を実現可能なＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モード液晶を採用している。ゲートドライバＧＤおよびソースドライバＳＤは、ソースドライバＳＤに搭載されたコントローラにより制御され、液晶層に周期的に比較的高電圧である逆転移防止信号を印加して液晶分子がベンド配向からスプレイ配向へ逆転移することを防止している。本実施形態に係る液晶表示装置では、逆転移防止信号として黒表示に対応した電圧を液晶層に印加（黒挿入）して、逆転移を防止するとともに動画像等の表示品位を向上させている。
【００３０】
図２に、バックライトＢＬの構成例を概略的に示す。バックライトＢＬは、第１方向Ａへ光を出射する第１バックライトＢＬＡと、第２方向Ｂへ光を出射する第２バックライトＢＬＢと、照明ドライバと、を備えている。第１バックライトＢＬＡは、第１光源５２Ａと、第１導光体５３Ａと、を備えている。第２バックライトＢＬＢは、第２光源５２Ｂと、第２導光体５３Ｂとを備えている。照明ドライバは、第１光源５２Ａを駆動する第１ドライバＤＡと、第２光源５２Ｂを駆動する第２ドライバＤＢと、を備えている。なお、第１導光体５３Ａと第２導光体５３Ｂとを図１のように１枚の導光体で兼用させてもかまわない。また、このバックライトの制御は、前述したコントローラから行った。ここで、第１光源は、複数のゲート線ＧＬの走査方向（ＬＲ方向）に対し、走査の開始側に形成される光源であり、第２光源は、走査の終端側に形成される光源である。
【００３１】
第１バックライトＢＬＡが複数のゲート線ＧＬの走査方向（ＬＲ方向）に対し走査終了側（Ｒ側）を照明するように光を出射し、第２バックライトＢＬＢが複数のゲート線ＧＬの走査方向（ＬＲ方向）に対し走査開始側（Ｌ側）を照明するように光を出射する、ように液晶表示パネルＰＮＬの背面側（アレイ基板１０側）に配置される。
【００３２】
第１導光体５３Ａは光入射面Ａ１と光出射面Ａ２とを備えた略直方体形状である。なお光入光面の厚みを広げ、入光効率を高くする場合もある。第１光源５２Ａは、例えば発光ダイオードであって、複数の第１光源５２Ａは光入射面Ａ１に向かって光を出射するように光入射面Ａ１に沿って並んで配置されている。第１導光体５３Ａの光入射面Ａ１から第１導光体５３Ａに入射した光は、光出射面Ａ２へ導かれて第１方向Ａに向かって光出射面Ａ２から出射される。
【００３３】
第２導光体５３Ｂは光入射面Ｂ１と光出射面Ｂ２とを備えた略直方体形状である。第２光源５２Ｂは、例えば発光ダイオードであって、複数の第２光源５２Ｂは光入射面Ｂ１に向かって光を出射するように光入射面Ｂ１に沿って並んで配置されている。第２導光体５３Ｂの光入射面Ｂ１から第２導光体５３Ｂに入射した光は、光出射面Ｂ２へ導かれて第２方向Ｂに向かって光出射面Ｂ２から出射される。なお、導光体設計と導光体上に配置するプリズムシートの設計により、図１０のように、光源側に出向する場合も可能である。
【００３４】
第１方向Ａは、液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向（方向Ｄ１と方向Ｄ２とに略直交する方向）から右（Ｒ）方向に向かって回転した方向であって、第２方向Ｂは液晶表示パネルＰＮＬの厚さ方向からに左（Ｌ）方向に向かって回転した方向である。
【００３５】
第１光源５２Ａが液晶表示パネルＰＮＬの左側（複数のゲート線ＧＬの走査方向に対し走査開始側であって、ソース線ＳＬが延びる方向Ｄ１におけるＬ側）においてゲート線ＧＬが延びる方向Ｄ２に並ぶように配置され、第２光源５２Ｂが液晶表示パネルＰＮＬの右側（複数のゲート線ＧＬの走査方向に対し走査終了側であって、ソース線ＳＬが延びる方向Ｄ１におけるＲ側）においてゲート線ＧＬが延びる方向Ｄ２に並ぶように配置されように、バックライトＢＬと液晶表示パネルＰＮＬとが位置あわせされる。
【００３６】
利用者が液晶表示パネルＰＮＬに向かって表示部ＤＹＰを見たときに、第１バックライトＢＬＡから出射され、液晶表示パネルＰＮＬを透過した光が利用者の右目に視認され、第２バックライトＢＬＢから出射され、液晶表示パネルＰＮＬを透過した光が利用者の左目に視認される。
【００３７】
なお、図２には液晶表示装置の概略の構成例を示している。液晶表示パネルＰＮＬとバックライトＢＬとの間に、さらにコリメートレンズ、プリズムフィルム等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。散乱シートは３Ｄ特性を低下させる場合があるため、原則としては使わない。
【００３８】
本実施形態では、バックライトＢＬの光強度を左右方向（ソース線ＳＬが延びる方向Ｄ１）に傾斜させている。図３に第１バックライトＢＬＡおよび第２バックライトＢＬＢの光強度の一例を示す。第１バックライトＢＬＡは、液晶表示パネルＰＮＬの左側、すなわち入光側の光強度が強く、右側の光強度が左側の１／３以上１／２以下となるように光強度が徐々に弱くなるように構成されている。第２バックライトＢＬＢは、液晶表示パネルＰＮＬの右側、同じく入光側の光強度が強く、左側の光強度が右側の１／３以上１／２以下となるように光強度が徐々に弱くなるように構成されている。なお、バックライトＢＬの光強度とは、パネル法線方向から±４°方向の輝度で定義した。ここで入射側で輝度が高く反対側で低くなるのが特徴である。
【００３９】
上記のように光強度を傾斜させると、第１バックライトＢＬＡから出射された光が右側の端部で反射されることが抑制される。同様に、第２バックライトＢＬＢから出射された光が左側の端部で反射されることが抑制される。例えば、第１バックライトＢＬＡから出射された光が右側の端部で反射されると、第２バックライトＢＬＢが点灯しているときと同じように液晶表示パネルＰＮＬの右側が照明され、３Ｄ表示の品位が低下することがある。これに対し、本実施形態では、第１バックライトＢＬＡおよび第２バックライトＢＬＢの光強度が傾斜するように構成されているため、３Ｄ表示の品位が低下することを抑制することができる。
【００４０】
上記液晶表示装置において３Ｄ表示を行なう際には、液晶表示パネルＰＮＬに右目用の画像を表示する期間で第１光源５２Ａを点灯し、液晶表示パネルＰＮＬに左目用の画像を表示する期間で第２光源５２Ｂを点灯する。
【００４１】
このように時分割で液晶表示パネルＰＮＬ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。
【００４２】
本実施形態にかかる液晶表示装置は上述のように３Ｄ表示可能なものであるが、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとを点灯して、液晶表示パネルＰＮＬに画像を表示すると２Ｄ表示をすることができる。多くの３Ｄ表示デバイスは、常時３Ｄ表示をするのではなく、通常は２Ｄ表示をしておきながら、３Ｄの映像を表示する特殊なときだけ３Ｄモードに切り替えるものである。
【００４３】
照明ドライバは、複数の画素ＰＸへの２次元表示用の画像信号の書き込みを開始した後、黒挿入が終了するまでの期間において、第１バックライトＢＬＡを点灯した後に第２バックライトＢＬＢを点灯するとともに、第１バックライトＢＬＡを消灯した後に第２バックライトＢＬＢを消灯するように構成されている。この２Ｄ表示の場合のバックライトの点灯順が、ゲートの走査方向と一致していることが特徴である。
【００４４】
２Ｄ表示を行なう場合、ゲートドライバＧＤの駆動周波数は６０Ｈｚであってもそれ以上の高周波であってもかまわない。６０Ｈｚでは黒挿入起因のフリッカが生じる場合があるため、本実施形態ではゲートドライバＧＤの駆動周波数を８０Ｈｚとして２Ｄ表示を行なった。なお、ゲートドライバＧＤの駆動周波数は、７５Ｈｚ、９０Ｈｚ、１２０Ｈｚのいずれかでもかまわない。なお、本実施形態に係る液晶表示装置では、２Ｄ表示であっても３Ｄ表示であっても解像度が変わらないため、２Ｄ表示と３Ｄ表示との両方の表示品位を低下させることがない。
【００４５】
図４に、上記液晶表示装置において３Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。ここでは、ＷＶＧＡの表示部ＤＹＰへの映像信号の書き込みに４．１６ｍｓを要し、逆転移防止信号の書き込み（黒挿入）にも同じ期間（４．１６ｍｓ）必要であるとした。
【００４６】
図４に示す場合では、液晶表示パネルＰＮＬは８．３３ｍｓのフレーム期間の最初に左目用画像信号を画素電極へ書き込んで左目用画像を表示し、続いて黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。このとき、第２バックライトＢＬＢは、３．０ｍｓ乃至６．６ｍｓの期間に点灯するように駆動される。
【００４７】
続いて、液晶表示パネルＰＮＬは次のフレーム期間の最初に右目用画像信号を画素電極へ書き込んで右目用画像を表示し、続いて黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。このとき第１バックライトＢＬＡは、１０．９ｍｓ乃至１４．５ｍｓの期間に点灯するように駆動される。
【００４８】
なお、図４に示す場合では、画像信号書き込みと黒挿入とを行なうために、駆動周波数１２０Ｈｚでの１フレーム期間である８．３ｍｓを要するので、保持期間を確保することは困難であった。
【００４９】
上記のように３Ｄ表示時に第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとを交互に点灯させると、中央部が明るく、表示部ＤＹＰの左右端（図４中では上下）が暗くなるような輝度傾斜を略３０％に抑えることができた。すなわち、明るい部分の輝度を略１００％としたときに暗くなる部分の輝度が略７０％となった。なお、各バックライトＢＬＡ、ＢＬＢの点灯期間を上記期間より広げると輝度傾斜が大きくなるが明るくなった。各バックライトＢＬＡ、ＢＬＢの点灯期間を上記期間より小さくすると暗くなるが均一性はよくなる（輝度傾斜が小さくなった）。
【００５０】
図５に、上記液晶表示装置において２Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。２Ｄ表示時、ゲートドライバＧＤの駆動周波数は８０Ｈｚであるとき、黒の書き込み、画面の書き込みにそれぞれ４．１６ｍｓを要するとしても、略４ｍｓ程度の保持時間を確保することができた。
【００５１】
図５に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらしている。ここで、ゲート線ＧＬの走査方向を表示部ＤＹＰの左右方向（方向Ｄ１）に設定しているため、図５において上下方向の表示位置は表示部ＤＹＰの左右方向（方向Ｄ１）に対応している。
【００５２】
まず、液晶表示パネルＰＮＬは、１２．５ｍｓの１フレーム期間において、最初の４．１６ｍｓで画像信号を画素電極へ書き込んで画像を表示させ、略４ｍｓ間画像を保持した後、４．１６ｍｓで黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。
【００５３】
バックライトＢＬは、１フレーム期間において、第１バックライトＢＬＡを３．５ｍｓ乃至８．５ｍｓの期間に点灯させ、第２バックライトＢＬＢを５．５ｍｓ乃至１０．５ｍｓの期間に点灯させる。
【００５４】
上記のように本実施形態では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらすことで電力効率の向上と輝度傾斜の低減とを実現している。
【００５５】
上記のように第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらすと、輝度傾斜の低減を抑制することができる。さらに、本実施形態では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの光強度を予め傾斜させることにより、さらに、輝度傾斜を低減させることを可能としている。
【００５６】
上記のように、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、２Ｄ表示をした際にも、良好な表示特性と低消費電力化とを実現する液晶表示装置を提供することができる。
【００５７】
次に、第２実施形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態に係る液晶表示装置では、右目用画像信号、左目用画像信号、および、黒表示に対応する信号の書き込みに４．１６ｍｓよりも長い期間を要している。
【００５８】
図６に、本実施形態に係る液晶表示装置において３Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。３Ｄ表示を行なうときには、液晶表示パネルＰＮＬは８．３３ｍｓのフレーム期間の最初に左目用画像信号を画素電極へ書き込んで左目用画像を表示し、続いて黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。このとき、第２バックライトＢＬＢは、５．１ｍｓ乃至９．６ｍｓの期間に点灯するように駆動される。
【００５９】
続いて、液晶表示パネルＰＮＬは次のフレーム期間の最初に右目用画像信号を画素電極へ書き込んで右目用画像を表示し、続いて黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。このとき第１バックライトＢＬＡは、１３．２ｍｓ乃至１７．７ｍｓの期間に点灯するように駆動される。
【００６０】
図７に、本実施形態に係る液晶表示装置において２Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。図７に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらしている。
【００６１】
まず、液晶表示パネルＰＮＬは、１２．５ｍｓの１フレーム期間において、最初に画像信号を画素電極へ書き込んで画像を表示させ、所定期間画像を保持した後、黒表示に対応する信号を画素電極へ書き込んで黒表示を行なう。
【００６２】
バックライトＢＬは、１フレーム期間において、第２バックライトＢＬＢを４．４ｍｓ乃至９．６ｍｓの期間に点灯させ、第１バックライトＢＬＡを６．５ｍｓ乃至１１．７ｍｓの期間に点灯させる。
【００６３】
上記のように本実施形態では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらすことで電力効率の向上と輝度傾斜の低減とを実現している。
【００６４】
上記のように第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの点灯タイミングをずらすと、輝度傾斜の低減を抑制することができる。さらに、本実施形態では、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとの光強度を予め傾斜させることにより、さらに、輝度傾斜を低減させることを可能としている。
【００６５】
上記のように、本実施形態に係る液晶表示装置によれば、２Ｄ表示をした際にも、良好な表示特性と低消費電力化とを実現する液晶表示装置を提供することができる。
【００６６】
次に、第１比較例に係る液晶表示装置について説明する。
【００６７】
図８に、第１比較例に係る液晶表示装置において、２Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。
【００６８】
本比較例では、液晶表示パネルＰＮＬの画像信号書き込みおよび黒挿入の動作は、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置と同様である。本比較例では、バックライトＢＬが、第１バックライトＢＬＡおよび第２バックライトＢＬＢを常時点灯させている。この場合、輝度傾斜は発生しないが、液晶表示パネルＰＮＬが黒表示を行なっている期間にもバックライトＢＬが点灯されているため、消費電力を低減させることが困難であった。
【００６９】
次に、第２比較例に係る表示装置について説明する。
【００７０】
図９に、第２比較例に係る液晶表示装置において、２Ｄ表示を行なうときの画像表示とバックライトＢＬの点灯タイミングの一例を示す。
【００７１】
本比較例では、液晶表示パネルＰＮＬの画像信号書き込みおよび黒挿入の動作は、上述の第１実施形態に係る液晶表示装置と同様である。本比較例では、バックライトＢＬが、画像信号の保持期間において、第１バックライトＢＬＡおよび第２バックライトＢＬＢを同時に点灯させる。この場合、液晶表示パネルＰＮＬが黒表示を行なっている期間はバックライトＢＬが消灯しているため、消費電力を低く抑えることができるが、発光ダイオードの実装数には限りがあるため明るさが不足する。
【００７２】
また、液晶表示パネルＰＮＬが黒表示を行なっている期間はバックライトＢＬが消灯しているため輝度傾斜は小さく抑えることができるが、前述した液晶応答に依存する輝度傾斜が発生した。
【００７３】
上記第１比較例および第２比較例のように、第１バックライトＢＬＡと第２バックライトＢＬＢとを同じタイミングで点灯させると、輝度傾斜と電力効率とのトレードオフとなり、一方の特性が良好なときには他方の特性が低下してしまう。
【００７４】
これに対し、上述の第１実施形態および第２実施形態によれば、２Ｄ表示をした際にも、良好な表示特性と低消費電力化とを実現することのできる液晶表示装置を提供することができる。
【００７５】
なお、上述の第１、第２実施形態における２Ｄ表示にあっては、ゲートの走査方向と光源の配置場所、光源の輝度の減衰傾向の関係を定めたものであり、走査方向の順に光源を点灯させることが基本である。よって、バックライトの出光方向には関与せず、図２の出向方向であろうが、図１０の出向方向であろうが、点灯タイミングは同じである。ただし、減衰傾向を、図１１のように逆転させ、光源側が暗く、終端側が明るい構成にした場合には、走査方向に対する点灯順は逆転させるほうが望ましい。もちろん、走査方向が逆転すれば、点灯順も逆転するのが望ましく、同一パネルで走査方向を逆転させる機能がついていれば、点灯順も逆転させる処置を付加する事が望ましい。
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
ＢＬ…バックライト（照明手段）、ＧＬ…ゲート線、ＳＬ…ソース線、ＳＷ…画素スイッチ、ＧＤ…ゲートドライバ、ＳＤ…ソースドライバ、ＣＤ…補助容量線ドライバ、ＢＬＡ…第１バックライト（第１照明手段）、ＢＬＢ…第２バックライト（第２照明手段）、ＤＡ…第１ドライバ、ＤＢ…第２ドライバ、Ａ１…第１光入射面、Ａ２…第１光出射面、Ｂ１…第２光入射面、Ｂ２…第２光出射面、ＰＮＬ…液晶表示パネル、ＤＹＰ…表示部、１０…アレイ基板、２０…対向基板、３０…配線基板、５２Ａ…第１光源、５２Ｂ…第２光源、５３Ａ…第１導光体、５３Ｂ…第２導光体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ基板と、対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された複数の画素と、を備えた表示パネルと、
前記表示パネルを照明する照明手段と、を備え、
前記アレイ基板は、前記複数の画素が配列する列に沿って延びて配置された複数のゲート線と、前記複数の画素が配列する行に沿って延びて配置された複数のソース線と、前記複数のゲート線を順次駆動する駆動手段と、を備え、
前記照明手段は、第１照明手段と、第２照明手段と、前記第１照明手段と前記第２照明手段とを独立に点灯および消灯を行なう照明ドライバと、を備え、
前記第１照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対し走査開始側に配置される第１光源と、この第１光源からの光が入射され、前記表示パネルに光を出射する第１導光体とを有し、
前記第２照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対し走査終了側に配置される第２光源と、この第２光源からの光が入射され、前記表示パネルに光を出射する第２導光体とを有し、
前記照明ドライバは、前記複数の画素への第１信号の書き込みを開始した後、第２信号の書き込みが終了するまでの期間において、前記第１照明手段を点灯した後に前記第２照明手段を点灯すると共に、前記第１照明手段を消灯した後に前記第２照明手段を消灯するように構成された液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対して走査開始側から走査終了側に向かって光強度が弱くなるように構成され、
前記第２照明手段は、前記複数のゲート線が走査方向に対して走査終了側から走査開始側に向かって光強度が弱くなるように構成されている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１光源及び前記第２光源は、前記複数のゲート線の延びる方向に沿って配置された複数の発光ダイオードを備える請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶層は、ＯＣＢモード液晶であって、
前記第１信号は２次元表示用の画像信号であって、前記第２信号は逆転移防止信号である請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対して走査終了側に光を出射し、前記第２照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対して走査開始側に向かって光を出射するように構成されている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対して走査開始側に光を出射し、前記第２照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対して走査終了側に向かって光を出射するように構成されている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項７】
第１照明手段中の導光体と第２照明手段中の導光体は、１枚の導光体で兼用されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項１】
アレイ基板と、対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶層と、マトリクス状に配置された複数の画素と、を備えた表示パネルと、
前記表示パネルを照明する照明手段と、を備え、
前記アレイ基板は、前記複数の画素が配列する列に沿って延びて配置された複数のゲート線と、前記複数の画素が配列する行に沿って延びて配置された複数のソース線と、前記複数のゲート線を順次駆動する駆動手段と、を備え、
前記照明手段は、第１照明手段と、第２照明手段と、前記第１照明手段と前記第２照明手段とを独立に点灯および消灯を行なう照明ドライバと、を備え、
前記第１照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対し走査開始側に配置される第１光源と、この第１光源からの光が入射され、前記表示パネルに光を出射する第１導光体とを有し、
前記第２照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対し走査終了側に配置される第２光源と、この第２光源からの光が入射され、前記表示パネルに光を出射する第２導光体とを有し、
前記照明ドライバは、前記複数の画素への第１信号の書き込みを開始した後、第２信号の書き込みが終了するまでの期間において、前記第１照明手段を点灯した後に前記第２照明手段を点灯すると共に、前記第１照明手段を消灯した後に前記第２照明手段を消灯するように構成された液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対して走査開始側から走査終了側に向かって光強度が弱くなるように構成され、
前記第２照明手段は、前記複数のゲート線が走査方向に対して走査終了側から走査開始側に向かって光強度が弱くなるように構成されている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１光源及び前記第２光源は、前記複数のゲート線の延びる方向に沿って配置された複数の発光ダイオードを備える請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶層は、ＯＣＢモード液晶であって、
前記第１信号は２次元表示用の画像信号であって、前記第２信号は逆転移防止信号である請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対して走査終了側に光を出射し、前記第２照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対して走査開始側に向かって光を出射するように構成されている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対して走査開始側に光を出射し、前記第２照明手段は、前記複数のゲート線の走査方向に対して走査終了側に向かって光を出射するように構成されている請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項７】
第１照明手段中の導光体と第２照明手段中の導光体は、１枚の導光体で兼用されていることを特徴とする請求項１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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−７８８２１（Ｐ２０１２−７８８２１Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５８８０（Ｐ２０１１−１９５８８０）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（３０２０２０２０７）東芝モバイルディスプレイ株式会社 (2,170)
【Ｆターム（参考）】
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