JP3912999B2

JP3912999B2 - 表示装置

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Publication number: JP3912999B2
Application number: JP2001123661A
Authority: JP
Inventors: 敏明吉原; 圭一別井; 哲也牧野; 進二只木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2021-04-20
Also published as: JP2002318564A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各発光色の発光タイミングと各発光色に応じた画素データの供給とを同期させてカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のいわゆる情報化社会の進展に伴って、パーソナルコンピュータ，ＰＤＡ（Personal Digital Assistants)等に代表される電子機器が広く使用されるようになっている。更にこのような電子機器の普及によって、オフィスでも屋外でも使用可能な携帯型の需要が発生しており、それらの小型・軽量化が要望されるようになっている。そのような目的を達成するための手段の一つとして液晶表示装置が広く使用されるようになっている。液晶表示装置は、単に小型・軽量化のみならず、バッテリ駆動される携帯型の電子機器の低消費電力化のためには必要不可欠な技術である。
【０００３】
ところで、液晶表示装置は大別すると反射型と透過型とに分類される。反射型液晶表示装置は液晶パネルの前面から入射した光線を液晶パネルの背面で反射させてその反射光で画像を視認させる構成であり、透過型は液晶パネルの背面に備えられた光源（バックライト）からの透過光で画像を視認させる構成である。反射型は環境条件によって反射光量が一定しなくて視認性に劣るため、特に、マルチカラーまたはフルカラー表示を行うパーソナルコンピュータ等の表示装置としては一般的に透過型の液晶表示装置が使用されている。
【０００４】
一方、現在のカラー液晶表示装置は、使用される液晶物質の面からＳＴＮ（Super Twisted Nematic)タイプとＴＦＴ−ＴＮ（Thin Film Transistor-Twisted Nematic）タイプとに一般的に分類される。ＳＴＮタイプは製造コストは比較的安価であるが、クロストークが発生し易く、また応答速度が比較的遅いため、動画の表示には適さないという問題がある。一方、ＴＦＴ−ＴＮタイプは、ＳＴＮタイプに比して表示品質は高いが、液晶パネルの光透過率が現状では４％程度しかないため高輝度のバックライトが必要になる。このため、ＴＦＴ−ＴＮタイプではバックライトによる消費電力が大きくなってバッテリ電源を携帯する場合の使用には問題がある。
【０００５】
また、従来の液晶表示装置は、白色光のバックライトを使用し、３原色のカラーフィルタで白色光を選択的に透過させることによりマルチカラーまたはフルカラー表示を行うように構成されたカラーフィルタ型が一般的であった。しかしこのようなカラーフィルタ型では、隣合う３色のカラーフィルタの範囲を１単位として１画素を３つの副画素で構成するため、実質的には解像度が１／３に低下することになる。さらに、カラーフィルタを用いることによって、液晶パネルの透過率が低下するため、カラーフィルタを用いない場合に比して輝度も低下する。
【０００６】
このような問題を解決すべく、本発明者等は、液晶素子として印加電界に対する応答速度が高速な強誘電性液晶素子または反強誘電性液晶素子を使用し、同一画素を３原色で時分割発光させることによってカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置を開発している。
【０００７】
このような液晶表示装置は、数百〜数μ秒オーダの高速応答が可能な強誘電性液晶素子または反強誘電性液晶素子を用いた液晶パネルと、赤，緑，青色光が時分割で発光可能なバックライトとを組み合わせ、液晶素子のスイッチングとバックライトの発光とを同期させることによって、カラー表示を実現する。強誘電性液晶素子または反強誘電性液晶素子を用いた場合、印加電圧の有無に拘らず液晶分子が基板（ガラス基板）に対して常時平行であるので、視野角が極めて広くなり、実用上問題とならない。さらに、赤，緑，青の発光ダイオード（ＬＥＤ）によるバックライトを用いた場合、各ＬＥＤに流す電流を制御することにより、カラーバランスを調整することが可能になる。
【０００８】
図１０は、このような液晶表示装置における従来の表示制御を示すタイムチャートであり、図１０（ａ）はバックライト（ＬＥＤ）の赤，緑，青各色の発光タイミング、図１０（ｂ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図１０（ｃ）は液晶パネルの発色状態を夫々示す。１フレームを３つのサブフレームに分割し、図１０（ａ）に示すように第１番目のサブフレームにおいて赤のＬＥＤを、第２番目のサブフレームにおいて緑のＬＥＤを、第３番目のサブフレームにおいて青のＬＥＤを夫々発光させる。
【０００９】
一方、図１０（ｂ）に示すとおり、液晶パネルに対しては赤，緑，青の各色のサブフレーム中にデータ走査を２度行う。但し、１回目の走査（データ書込み走査）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）が各サブフレームの開始タイミングと一致するように、また２回目の走査（データ消去走査）の終了タイミング（最終ラインへのタイミング）が各サブフレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整する。データ書込み走査にあっては、液晶パネルの各画素には画素データに応じた電圧が供給され、透過率の調整が行われる。これによって、フルカラー表示が可能となる。またデータ消去走査にあっては、データ書込み走査時と同電圧で逆極性の電圧が液晶パネルの各画素に供給され、液晶パネルの各画素の表示が消去され、液晶への直流成分の印加が防止される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなフィールド・シーケンシャル方式の表示装置は、カラーフィルタ方式の表示装置に比べて、副画素を必要としないので、より精細度が高い表示を容易に行うことができると共に、カラーフィルタを使用せずに光源の発光をそのまま表示に利用するため、高い輝度が得られる、表示色純度に優れる、光利用効率が高くて低消費電力であるなどの利点を有する。
【００１１】
しかしながら、フィールド・シーケンシャル方式の表示装置では、赤，緑，青の光源による発光色を切り替えて表示を行うため、視線移動の際に、時間差がある３色の画像が人間の網膜上で同じ点に重ならないため、本来の画像とは異なる表示色が、一瞬とはいえ認識されるカラーブレークアップ（色割れまたは色分離）と呼ばれる現象が生じるという問題がある。また、このようなカラーブレークアップの抑制を図る際には、フリッカの発生に注意を払う必要がある。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、カラーブレークアップの抑制を図れるフィールド・シーケンシャル方式の表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の他の目的は、カラーブレークアップの抑制を図れるだけでなく、フリッカの発生も抑止できるフィールド・シーケンシャル方式の表示装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下の説明は、表示階調数が小さいときに暗い表示を、表示階調数が大きいときに明るい表示を行う場合であり、逆の場合には、本発明の概念に基づいて適宜対応すれば良い。第１発明に係る表示装置は、１フレーム内で光源の複数の発光色を経時的に切り換え、各発光色の発光タイミングとその各発光色の画素データの入力とを同期させてカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置において、１フレームを前記複数の発光色の数よりも多い数のサブフレームに分割し、該サブフレームの中の一部のサブフレームにおいて前記複数の発光色を混合させた混合色を発光させる手段と、各発光色に対応する画素データにおける表示階調数を比較する比較手段と、該比較手段での比較結果に基づいて各発光色の画素データを変更する画素データ変更手段と、前記比較手段での比較結果に基づいて前記混合色の画素データを生成する画素データ生成手段とを備えており、各フレーム内にて前記各発光色及び前記混合色の発光タイミングと各発光色の変更した画素データ及び前記混合色の生成した画素データの入力とを同期させてカラー表示を行うようにしており、前記比較手段は、各発光色に対応する画素データにおける表示階調数の最低表示階調数を検出することとし、検出した最低表示階調数より更に低い所定の表示階調数を設定する設定手段を備えており、前記画素データ変更手段は、各発光色の画素データを元の表示階調数から前記所定の表示階調数を差し引いた表示階調数を有する画素データに変更し、前記画素データ生成手段は、前記所定の表示階調数を有する前記混合色の画素データを生成するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
第１発明にあっては、経時的に光源の発光色を変化させ、その発光切替えと各発光色の画素データの供給とを同期させてカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置において、１フレームを発光色の数よりも多い数のサブフレームに分割し、その少なくとも１つのサブフレームにおいて複数の発光色の混合色を発光させることとし、また、各発光色に対応する画素データにおける表示階調数を比較し、その比較結果に基づいて、各発光色の画素データを変更すると共に混合色の画素データを生成し、変更した画素データ及び生成した画素データの供給を各発光色及び混合色の発光に同期させてカラー表示を行う。よって、最もカラーブレークアップを認識しやすい時間差表示による複数の発光色の混合成分を時間差無しに表示するため、カラーブレークアップは抑制される。また、所定の表示階調数を設定し、各発光色の画素データを元の表示階調数からその所定の表示階調数を差し引いた表示階調数を有する各発光色の画素データに変更すると共に、その所定の表示階調数を有する混合色の画素データを生成し、それらを用いてカラー表示を行う。よって、最低階調数である発光色にあっても、その変更画素データが０になることはなく、フリッカが発生することなくカラーブレークアップを抑制できる。
【００２０】
第２発明に係る表示装置は、１フレーム内で光源の複数の発光色を経時的に切り換え、各発光色の発光タイミングとその各発光色の画素データの入力とを同期させてカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置において、１フレームを赤，緑，青，白夫々を発光させる４つのサブフレームに分割し、赤，緑，青夫々に対応する画素データにおける表示階調数を比較する比較手段と、該比較手段での比較結果に基づいて赤，緑，青夫々の画素データを変更する画素データ変更手段と、前記比較手段での比較結果に基づいて白に対応する画素データを生成する画素データ生成手段とを備えており、各フレーム内にて赤，緑，青，白の発光タイミングと赤，緑，青の変更した画素データ及び白の生成した画素データの入力とを同期させてカラー表示を行うようにしており、前記比較手段は、赤，緑，青夫々に対応する画素データにおける表示階調数の最低表示階調数を検出することとし、検出した最低表示階調数より更に低い所定の表示階調数を設定する設定手段を備えており、前記画素データ変更手段は、赤，緑，青夫々の画素データを元の表示階調数から前記所定の表示階調数を差し引いた表示階調数を有する画素データに変更し、前記画素データ生成手段は、前記所定の表示階調数を有する白の画素データを生成するようにしたことを特徴とする。
【００２１】
第２発明は、第１発明にあって各発光色を赤，緑，青として混合色を白とした例である。即ち、第２発明では、１フレームを赤，緑，青，白夫々を発光させる４つのサブフレームに分割し、赤，緑，青夫々に対応する画素データにおける表示階調数を比較し、その比較結果に基づいて、赤，緑，青夫々の画素データを変更すると共に白の画素データを生成し、変更した画素データ及び生成した画素データの供給を赤，緑，青，白の発光に同期させてカラー表示を行う。よって、最もカラーブレークアップを認識しやすい時間差表示による赤，緑，青の混合色である白の画素データを時間差無しに表示するため、カラーブレークアップは抑制される。また、所定の表示階調数を設定し、赤，緑，青夫々の画素データを元の表示階調数からその所定の表示階調数を差し引いた表示階調数を有する赤，緑，青夫々の画素データに変更すると共に、その所定の表示階調数を有する白の画素データを生成し、それらを用いてカラー表示を行う。よって、最低階調数を有する赤，緑，青の何れかにあっても、その変更画素データが０になることはなく、フリッカが発生することなくカラーブレークアップを抑制できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００３３】
まず、本発明の原理について液晶表示装置を例にして説明する。本発明者等がカラーブレークアップについて詳細に検討した結果、時間差がある複数の色の混合によってユーザに所望の色を視認させるフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置にあっては、例えば複数の色が赤，緑，青である場合、視線移動の際に、赤，緑，青の全てが混合される白表示において、最も強くカラーブレークアップが生じることが分かった。また、輝度が高くなるにしたがって、カラーブレークアップが認識されやすくなることも分かった。
【００３４】
そこで本発明では、複数の色の画素データの階調数を比較し、その比較結果に基づいて、赤，緑，青の画素データを変更すると共に、白の画素データを生成し、それらの画素データを用いてカラー表示を行う。
【００３５】
図１は、本発明の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートであり、図１（ａ）はバックライトの赤，緑，青，白の発光タイミング、図１（ｂ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図１（ｃ）は液晶パネルの発色状態を夫々示す。１フレームを４つのサブフレームに分割し、図１（ａ）に示すように第１番目のサブフレームにおいて赤を、第２番目のサブフレームにおいて緑を、第３番目のサブフレームにおいて青を、第４番目のサブフレームにおいて白を夫々発光させる。
【００３６】
一方、図１（ｂ）に示すとおり、液晶パネルに対しては赤，緑，青，白の各色のサブフレーム中にデータ走査を２度行う。但し、１回目の走査（データ書込み走査）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）が各サブフレームの開始タイミングと一致するように、また２回目の走査（データ消去走査）の終了タイミング（最終ラインへのタイミング）が各サブフレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整する。データ書込み走査にあっては、液晶パネルの各画素には画素データに応じた電圧が供給され、透過率の調整が行われる。これによって、フルカラー表示が可能となる。またデータ消去走査にあっては、データ書込み走査時と同じ大きさの電圧で逆極性の電圧が液晶パネルの各画素に供給され、液晶パネルの各画素の表示が消去され、液晶への直流成分の印加が防止される。
【００３７】
ここで、各画素における元の赤，緑，青の３色の画素データを、各色の画素データの表示階調数に基づいて、赤，緑，青，白の４色の画素データに変換し、その変換画素データに応じた電圧を供給する。このような３色の画素データを表示階調数に基づいて４色の画素データに変換する手法として、次のような２つの手法（第１の手法，第２の手法）が可能である。
【００３８】
図２は、赤，緑，青の３色の画素データを赤，緑，青，白の４色の画素データに変換する第１の手法を説明するための一例を示す図であり、図２（ａ）は各フレームにおける元の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｇ）の画素データの表示階調数を示しており、図２（ｂ）は各フレームにおける変換後の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｇ），白（Ｗ）の画素データの表示階調数を示している。各フレームにおいて赤，緑，青の画素データの表示階調数を比較して最低表示階調数を検出する。例えば、図２（ａ）に示す最初のフレームにおいては、緑表示のデータの表示階調数が最も低い。この場合、赤表示，青表示のサブフレームにおいては、比較前の赤表示，青表示の表示階調数から緑表示の表示階調数を差し引いた表示階調数に応じた赤表示，青表示を夫々行う。また、赤，緑，青の混合色である白表示のサブフレームにおいては、緑表示の表示階調数に応じた白表示を行う。なお、緑表示のサブフレームにおいても、比較前の緑表示の表示階調数から緑表示の表示階調数を差し引いた表示階調数に応じた緑表示を行うことになるが、その差し引いた表示階調数は０となるので、これは一般的に黒表示となる。以下、各フレームにおいて同様の処理を行う。
【００３９】
このような第１の手法では、複数の色（赤，緑，青）の表示階調数を比較し、その最低表示階調数を混合色（白）が表示されるサブフレームに振り分け、単色光（赤，緑，青）のサブフレームにあっては差分を表示することにより、カラーブレークアップを抑制する。
【００４０】
図３は、赤，緑，青の３色の画素データを赤，緑，青，白の４色の画素データに変換する第２の手法を説明するための一例を示す図であり、図３（ａ）は各フレームにおける元の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｇ）の画素データの表示階調数を示しており、図３（ｂ）は各フレームにおける変換後の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｇ），白（Ｗ）の画素データの表示階調数を示している。各フレームにおいて赤，緑，青の画素データの表示階調数を比較して最低表示階調数を検出し、その最低表示階調数より更に低い所定の表示階調数（図３（ａ）の破線で示す）を設定する。例えば、図３（ａ）に示す最初のフレームでは、緑表示のデータの表示階調数が最も低いが、これよりも少し低い所定の表示階調数を設定する。そして、赤表示，緑表示，青表示のサブフレームにおいては、比較前の赤表示，緑表示，青表示の表示階調数からその設定した所定の表示階調数を差し引いた表示階調数に応じた赤表示，緑表示，青表示を夫々行う。また、赤，緑，青の混合色である白表示のサブフレームにおいては、その設定した所定の表示階調数に応じた白表示を行う。以下、各フレームにおいて同様の処理を行う。
【００４１】
このような第２の手法では、複数の色（赤，緑，青）の表示階調数の比較結果に応じて所定の表示階調数を設定し、その設定した所定の表示階調数を混合色（白）が表示されるサブフレームに振り分け、単色光（赤，緑，青）のサブフレームにあっては差分を表示することにより、カラーブレークアップを抑制する。上述した第１の手法では、何れかの発光色（赤，緑，青の何れか）についての画素データは０となって、フリッカが起こり易くなるが、この第２の手法では、何れの発光色（赤，緑，青，白）も画素データが０になることはなく、フリッカの発生も抑制される。
【００４２】
以上のように、本発明の表示装置では、各発光色（赤，緑，青）の画素データにおいて共通する表示階調数に応じた表示を、各発光色（赤，緑，青）の混合色（白）表示のサブフレームに振り分け、各発光色（赤，緑，青）のサブフレームにおいては、差分に応じた表示を行うことにより、最もカラーブレークアップを認識しやすい時間差表示による各発光色（赤，緑，青）の混合色（白）を時間差無しにて表示することができ、カラーブレークアップの抑制が可能となる。また、比較前の画素データとの差分を各発光色（赤，緑，青）のサブフレームにて表示することにより、前述した従来のフィールド・シーケンシャル方式の表示装置に比べて、各発光色（赤，緑，青）の瞬間的な輝度も小さくなり、この点でもカラーブレークアップを抑制できる。
【００４３】
図４は本発明の液晶表示装置の回路構成を示すブロック図、図５はその液晶パネル及びバックライトの模式的断面図、図６は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図、並びに、図７はバックライトの光源であるＬＥＤアレイの構成例を示す図である。
【００４４】
図４において、２１，２２は図５に断面構造が示されている液晶パネル及びバックライトを夫々示している。バックライト２２は図５に示されているように、赤，緑，青の各色を発光するＬＥＤアレイ７と、導光及び光拡散板６とで構成されている。
【００４５】
図５及び図６で示されているように、液晶パネル２１は上層（表面）側から下層（背面）側に、偏光フィルム１，ガラス基板２，共通電極３，ガラス基板４，偏光フィルム５をこの順に積層して構成されており、ガラス基板４の共通電極３側の面にはマトリクス状に配列された画素電極（ピクセル電極）４０，４０…が形成されている。
【００４６】
これら共通電極３及び画素電極４０，４０…間には後述するデータドライバ３２及びスキャンドライバ３３等よりなる駆動部５０が接続されている。データドライバ３２は、信号線４２を介してＴＦＴ（Thin Film Transistor）４１と接続されており、スキャンドライバ３３は、走査線４３を介してＴＦＴ４１と接続されている。ＴＦＴ４１はデータドライバ３２及びスキャンドライバ３３によりオン／オフ制御される。また個々の画素電極４０，４０…は、ＴＦＴ４１によりオン／オフ制御される。そのため、信号線４２及びＴＦＴ４１を介して与えられるデータドライバ３２からの信号により、個々の画素の透過光強度が制御される。
【００４７】
ガラス基板４上の画素電極４０，４０…の上面には配向膜１２が、共通電極３の下面には配向膜１１が夫々配置され、これらの配向膜１１，１２に液晶物質が充填されて液晶層１３が形成される。なお、１４は液晶層１３の層厚を保持するためのスペーサである。
【００４８】
バックライト２２は、液晶パネル２１の下層（背面）側に位置し、発光領域を構成する導光及び光拡散板６の端面に臨ませた状態でＬＥＤアレイ７が備えられている。このＬＥＤアレイ７は図７に示されているように、導光及び光拡散板６と対向する面に３原色、即ち赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色を発光するＬＥＤが順次的且つ反復して配列されている。そして、赤，緑，青の各サブフレームにおいては赤，緑，青のＬＥＤを夫々発光させ、白のサブフレームにおいては赤，緑，青の全てのＬＥＤを発光させる。導光及び光拡散板６はこのＬＥＤアレイ７の各ＬＥＤから発光される光を自身の表面全体に導光すると共に上面へ拡散することにより、発光領域として機能する。
【００４９】
ここで、液晶パネル２１の具体例について説明する。まず、図５及び図６に示されている液晶パネル２１を以下のようにして作製した。画素電極４０，４０…（画素数６４０×４８０のマトリクス状の対角３．２インチ）を有するＴＦＴ基板と共通電極３を有するガラス基板２とを洗浄した後、ポリイミドを塗布して２００℃で１時間焼成することにより、約２００Åのポリイミド膜を配向膜１１，１２として成膜した。
【００５０】
更に、これらの配向膜１１，１２をレーヨン製の布でラビングし、両者間に平均粒径１．６μｍのシリカ製のスペーサ１４でギャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間にナフタレン系液晶を主成分とする自発分極を有する強誘電性液晶物質を封入して液晶層１３とした。封入した強誘電性液晶物質の自発分極の大きさは６ｎＣ／ｃｍ²であった。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルム１，５で、液晶層１３の強誘電性液晶分子が一方に傾いた場合に暗状態になるようにして挟んで液晶パネル２１とした。
【００５１】
この液晶パネル２１と、赤，緑，青，白の時分割発光が可能であるバックライト２２とを重ね合わせた。このバックライト２２の発光タイミング及び発光色は、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査に同期して制御される。
【００５２】
図４において、３７は外部の例えばパーソナルコンピュータから表示用の画像データＤＤが入力されて、各画素の赤，緑，青の表示階調数を比較する階調数比較回路であり、その比較結果を画素データ変換回路３８へ出力する。画素データ変換回路３８は、入力された表示階調数の比較結果に基づき、前述した第１の手法または第２の手法に従って、入力された各画素における赤，緑，青の画像データを赤，緑，青，白夫々の画素データに変換し、変換した画素データＰＤを画像メモリ部３０へ出力する。
【００５３】
３１は、パーソナルコンピュータから同期信号ＳＹＮが入力され、制御信号ＣＳ及びデータ反転制御信号ＤＣＳを生成する制御信号発生回路である。画像メモリ部３０からは画素データＰＤが、制御信号発生回路３１からはデータ反転制御信号ＤＣＳが、夫々データ反転回路３６へ出力される。データ反転回路３６は、データ反転制御信号ＤＣＳに従って、入力された画素データＰＤを反転させた逆画素データ＃ＰＤを生成する。
【００５４】
また制御信号発生回路３１からは制御信号ＣＳが、基準電圧発生回路３４，データドライバ３２，スキャンドライバ３３及びバックライト制御回路３５へ夫々出力される。基準電圧発生回路３４は、基準電圧ＶＲ１及びＶＲ２を生成し、生成した基準電圧ＶＲ１をデータドライバ３２へ、基準電圧ＶＲ２をスキャンドライバ３３へ夫々出力する。データドライバ３２は、データ反転回路３６を介して画像メモリ部３０から受けた画素データＰＤまたは逆画素データ＃ＰＤに基づいて、画素電極４０の信号線４２に対して信号を出力する。この信号の出力に同期して、スキャンドライバ３３は、画素電極４０の走査線４３をライン毎に順次的に走査する。またバックライト制御回路３５は、駆動電圧をバックライト２２に与えバックライト２２のＬＥＤアレイ７が有している赤，緑，青の各色のＬＥＤを時分割して夫々発光させる。
【００５５】
次に、本発明に係る液晶表示装置の動作について説明する。階調数比較回路３７及び画素データ変換回路３８へ、パーソナルコンピュータから表示用の画像データＤＤが入力される。階調数比較回路３７にて、各画素の赤，緑，青の表示階調数が比較され、その比較結果が画素データ変換回路３８へ出力される。画素データ変換回路３８では、表示階調数の比較結果に基づき、第１の手法または第２の手法に従って、赤，緑，青の画素データが赤，緑，青，白の画素データＰＤに変換されて画像メモリ部３０へ出力される。
【００５６】
第１の手法では、図２に示すように、各フレームにおいて赤，緑，青の画素データの表示階調数を比較して最低表示階調数を検出し、元の表示階調数からその最低表示階調数を差し引いた赤，緑，青夫々の画素データを生成すると共に、その最低表示階調数を有する白の画素データを生成する。
【００５７】
また、第２の手法では、図３に示すように、各フレームにおいて検出した赤，緑，青の画素データの最低表示階調数より低い所定の表示階調数を設定し、元の表示階調数からその所定の表示階調数を差し引いた赤，緑，青夫々の画素データを生成すると共に、その所定の表示階調数を有する白の画素データを生成する。
【００５８】
このようにして生成された赤，緑，青，白の画素データＰＤは、画像メモリ部３０に送られる。画像メモリ部３０は、この画素データＰＤを一旦記憶した後、制御信号発生回路３１から出力される制御信号ＣＳを受け付けた際に、この画素データＰＤを出力する。画素データＰＤが画像メモリ部３０に与えられる際、制御信号発生回路３１に同期信号ＳＹＮが与えられ、制御信号発生回路３１は同期信号ＳＹＮが入力された場合に制御信号ＣＳ及びデータ反転制御信号ＤＣＳを生成し出力する。画像メモリ部３０から出力された画素データＰＤは、データ反転回路３６に与えられる。
【００５９】
データ反転回路３６は、制御信号発生回路３１から出力されるデータ反転制御信号ＤＣＳがＬレベルの場合は画素データＰＤをそのまま通過させ、一方データ反転制御信号ＤＣＳがＨレベルの場合は逆画素データ＃ＰＤを生成し出力する。したがって、制御信号発生回路３１では、データ書込み走査時はデータ反転制御信号ＤＣＳをＬレベルとし、データ消去走査時はデータ反転制御信号ＤＣＳをＨレベルに設定する。
【００６０】
制御信号発生回路３１で発生された制御信号ＣＳは、データドライバ３２と、スキャンドライバ３３と、基準電圧発生回路３４と、バックライト制御回路３５とに与えられる。基準電圧発生回路３４は、制御信号ＣＳを受けた場合に基準電圧ＶＲ１及びＶＲ２を生成し、生成した基準電圧ＶＲ１をデータドライバ３２へ、基準電圧ＶＲ２をスキャンドライバ３３へ夫々出力する。
【００６１】
データドライバ３２は、制御信号ＣＳを受けた場合に、データ反転回路３６を介して画像メモリ部３０から出力された画素データＰＤまたは逆画素データ＃ＰＤに基づいて、画素電極４０の信号線４２に対して信号を出力する。スキャンドライバ３３は、制御信号ＣＳを受けた場合に、画素電極４０の走査線４３をライン毎に順次的に走査する。データドライバ３２からの信号の出力及びスキャンドライバ３３の走査に従ってＴＦＴ４１が駆動し、画素電極４０が印加され、画素の透過光強度が制御される。
【００６２】
バックライト制御回路３５は、制御信号ＣＳを受けた場合に駆動電圧をバックライト２２に与えてバックライト２２のＬＥＤアレイ７が有している赤，緑，青の各色のＬＥＤを時分割して発光させて、経時的に赤色光，緑色光，青色光，白色光を順次発光させる。この際、赤，緑，青の各色のＬＥＤの同時発光によって、白色光を実現している。
【００６３】
本発明の液晶表示装置における表示制御は、図１に示すタイムチャートに従って行う。なお、この例では、フレーム周波数を６０Ｈｚとして、１秒間に６０フレームの表示を行う。従って、１フレームの期間は１／６０秒になり、この１フレームを４分割した赤，緑，青，白の各サブフレームは何れも１／２４０秒となる。
【００６４】
そして、第１番目から第３番目までの夫々のサブフレームにおいて、赤，緑，青のＬＥＤを夫々発光させ、第４番目のサブフレームにおいては、赤，緑，青の全てのＬＥＤを発光させることにより、図１（ａ）に示すように第１番目のサブフレームにおいて赤を、第２番目のサブフレームにおいて緑を、第３番目のサブフレームにおいて青を、第４番目のサブフレームにおいて白を夫々発光させる。このような各色の順次発光に同期して液晶パネル２１の各画素をライン単位でスイッチングすることによりカラー表示を行う。
【００６５】
なおこの例では、第１番目のサブフレームにおいて赤を、第２番目のサブフレームにおいて緑を、第３番目のサブフレームにおいて青を、第４番目のサブフレームにおいて白を夫々発光させるようにしているが、この各色の順序はこの赤，緑，青，白の順に限らず、他の順序であっても良い。
【００６６】
一方、図１（ｂ）に示すとおり、液晶パネル２１に対しては赤，緑，青，白の各色のサブフレーム中にデータ走査を２度行う。但し、１回目の走査（データ書込み走査）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）が各サブフレームの開始タイミングと一致するように、また２回目の走査（データ消去走査）の終了タイミング（最終ラインへのタイミング）が各サブフレームの終了タイミングと一致するようにタイミングを調整する。
【００６７】
データ書込み走査にあっては、液晶パネル２１の各画素には画素データＰＤに応じた電圧が供給され、透過率の調整が行われる。これによって、フルカラー表示が可能となる。またデータ消去走査にあっては、データ書込み走査時と同電圧で逆極性の電圧が液晶パネル２１の各画素に供給され、液晶パネル２１の各画素の表示が消去され、液晶への直流成分の印加が防止される。
【００６８】
以上のようにしてフィールド・シーケンシャル方式のカラー表示を行って、その表示画像を評価した結果、第１の手法及び第２の手法の何れの方法に従って画素データを変換した場合においても、カラーブレイクアップは認識されず、白表示が多い画像においてもカラーブレイクアップは全く認められなかった。但し、第１の手法に従って画素データを変換した場合では、フリッカが発生していることが確認された。これに対して、第２の手法に従って画素データを変換した場合では、このようなフリッカは発生せず、極めて良好な表示を実現できた。
【００６９】
一方、比較例として、上述した本発明例と同様な液晶パネルを作製し、作製した液晶パネルと赤，緑，青の時分割発光が可能な本発明例と同様のバックライトとを組み合わせた液晶表示装置に対して、図１０に示す従来のシーケンス（フレーム周波数は６０Ｈｚで、赤，緑，青の各サブフレームは何れも１／１８０秒）に従ってフィールド・シーケンシャル方式のカラー表示を行った。その表示画像を評価した結果、カラーブレイクアップが認識され、特に白表示が多い画像においてカラーブレイクアップが顕著であった。
【００７０】
本発明の他の構成例について説明する。図８は本発明の液晶表示装置の他の回路構成を示すブロック図、及び、図９はバックライトの光源の他の構成例を示す図である。上述した例では赤，緑，青の光源の同時点灯によって白色発光を実現したが、この例では、白色光源の点灯によって白色発光を実現する。
【００７１】
この例のバックライト２２に使用する光源７０は、図９に示されているように、導光及び光拡散板６と対向する面に赤色光源７０ａ，緑色光源７０ｂ，青色光源７０ｃ，白色光源７０ｄがこの順に配列されている。そして、赤，緑，青，白の各サブフレームにおいては、これらの赤色光源７０ａ，緑色光源７０ｂ，青色光源７０ｃ，白色光源７０ｄを夫々発光させる。
【００７２】
なお、上述した例では、赤，緑，青の３色の各画素データの表示階調数を比較し、その比較結果に基づいて、赤，緑，青，白の画素データに変換するようにしたが、比較する表示階調数は複数の発光色の中の２色以上であれば良い。例えば、発光色が赤，緑，青の３色である場合、赤と緑とで画素データの表示階調数を比較し、赤，緑，青，黄の画素データに変換し、赤，緑，青，黄のサブフレームに対応したカラー表示を行うようにしても良い。
【００７３】
また、液晶材料として、強誘電性液晶物質を用いたが、同じく自発分極を有する反強誘電性液晶物質、またはネマチック液晶を用いた液晶表示装置においても、フィールド・シーケンシャル方式にてカラー表示を行う場合にあっては、本発明を同様に適用できることは勿論である。
【００７４】
また、液晶表示装置を例として説明したが、フィールド・シーケンシャル方式にてカラー表示を行うようにした表示装置であれば、ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などの他の表示装置であっても、本発明を同様に適用できることは勿論である。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、各発光色の画素データの表示階調数を比較し、その比較結果に基づいて、各発光色の画素データを変更すると共に混合色の画素データを生成し、これらの画素データの入力を各発光色及び混合色の発光に同期させてカラー表示を行うようにしたので、フィールド・シーケンシャル方式の表示装置において、カラーブレークアップを抑制することができる。
【００７６】
また、所定の表示階調数を設定し、各発光色の画素データを元の表示階調数からその所定の表示階調数を差し引いた表示階調数を有する画素データに変更すると共にその所定の表示階調数を有する混合色の画素データを生成し、これらの画素データの入力を各発光色及び混合色の発光に同期させてカラー表示を行うようにしたので、最低階調数である発光色にあっても、その変更画素データが０になることはなく、フリッカが発生することなくカラーブレークアップを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートである。
【図２】赤，緑，青の３色の画素データを赤，緑，青，白の４色の画素データに変換する第１の手法を説明するための一例を示す図である。
【図３】赤，緑，青の３色の画素データを赤，緑，青，白の４色の画素データに変換する第２の手法を説明するための一例を示す図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図５】液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。
【図６】液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【図７】ＬＥＤアレイの構成例を示す図である。
【図８】本発明の液晶表示装置の他の回路構成を示すブロック図である。
【図９】バックライトの光源の他の構成例を示す図である。
【図１０】従来の液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
３共通電極
７ＬＥＤアレイ
２１液晶パネル
２２バックライト
３１制御信号発生回路
３５バックライト制御回路
３７階調数比較回路
３８画素データ変換回路
７０光源
７０ｄ白色光源

Claims

１フレーム内で光源の複数の発光色を経時的に切り換え、各発光色の発光タイミングとその各発光色の画素データの入力とを同期させてカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置において、１フレームを前記複数の発光色の数よりも多い数のサブフレームに分割し、該サブフレームの中の一部のサブフレームにおいて前記複数の発光色を混合させた混合色を発光させる手段と、各発光色に対応する画素データにおける表示階調数を比較する比較手段と、該比較手段での比較結果に基づいて各発光色の画素データを変更する画素データ変更手段と、前記比較手段での比較結果に基づいて前記混合色の画素データを生成する画素データ生成手段とを備えており、各フレーム内にて前記各発光色及び前記混合色の発光タイミングと各発光色の変更した画素データ及び前記混合色の生成した画素データの入力とを同期させてカラー表示を行うようにしており、前記比較手段は、各発光色に対応する画素データにおける表示階調数の最低表示階調数を検出することとし、検出した最低表示階調数より更に低い所定の表示階調数を設定する設定手段を備えており、前記画素データ変更手段は、各発光色の画素データを元の表示階調数から前記所定の表示階調数を差し引いた表示階調数を有する画素データに変更し、前記画素データ生成手段は、前記所定の表示階調数を有する前記混合色の画素データを生成するようにしたことを特徴とする表示装置。
１フレーム内で光源の複数の発光色を経時的に切り換え、各発光色の発光タイミングとその各発光色の画素データの入力とを同期させてカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置において、１フレームを赤，緑，青，白夫々を発光させる４つのサブフレームに分割し、赤，緑，青夫々に対応する画素データにおける表示階調数を比較する比較手段と、該比較手段での比較結果に基づいて赤，緑，青夫々の画素データを変更する画素データ変更手段と、前記比較手段での比較結果に基づいて白に対応する画素データを生成する画素データ生成手段とを備えており、各フレーム内にて赤，緑，青，白の発光タイミングと赤，緑，青の変更した画素データ及び白の生成した画素データの入力とを同期させてカラー表示を行うようにしており、前記比較手段は、赤，緑，青夫々に対応する画素データにおける表示階調数の最低表示階調数を検出することとし、検出した最低表示階調数より更に低い所定の表示階調数を設定する設定手段を備えており、前記画素データ変更手段は、赤，緑，青夫々の画素データを元の表示階調数から前記所定の表示階調数を差し引いた表示階調数を有する画素データに変更し、前記画素データ生成手段は、前記所定の表示階調数を有する白の画素データを生成するようにしたことを特徴とする表示装置。