JP2000321549A - バックライト式カラー表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】応答の速い液晶を用いずに高輝度のカラー画像
表示を行う。 【解決手段】液晶パネル５は、パックライト２によって
背面から各原色光を受ける。パネル駆動手段７は、液晶
パネル５の信号線と走査線に各信号を供給し、走査線画
素列を順次に駆動する。バックライト駆動手段８は、各
走査線画素列の応答が終了するのに同期して対応した原
色光を発光させる。画面分の走査線画素列の応答を待つ
ことなくバックライトを点灯するため輝度を高めること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶等の光学変調
物質を用いた表示パネルを背面から３原色光を順次に透
過させてカラー表示を行うバックライト式カラー表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機ＥＬ素子を液晶パネル等、非発光型
の表示パネルのバックライトに用いてカラー表示を行う
技術が特開平９−３２５３１７号公報に開示されてい
る。上記公報に開示されている表示装置は、液晶分子の
配列により光透過率を映像信号に応じて画素毎に変化さ
せ画像を表示する表示パネルと、該表示パネルの背面に
三原色光を順次切換え照射可能に配置されたバックライ
トと、１フィールド又は１フレームの画面表示期間に該
表示パネルを走査すると共に該バックライトの照明光を
順次三色間で変化させる制御回路とを備えている。

【０００３】上記表示装置において、表示パネルは、ア
クティブマトリクス型と称され、対向配置された２枚の
透明基板と、これら透明基板の間隙に封入された液晶層
とからなる面表示体であって、一方の透明基板の対向表
面には走査線が形成され、他方の透明電極の対向表面に
は該走査線とマトリクス状に交差するように信号線が形
成されている。信号線と走査線との各交差位置には薄膜
トランジスタと画素電極とが液晶層を独立の画素セルと
して該液晶層と直列に接続され、かつ画素セルに並列に
蓄積容量が形成されている。

【０００４】バックライトは、各三原色光を自在に切替
え可能な面光源で構成され、バックライト駆動回路によ
って画面表示期間（１フィールド又は１フレーム）のタ
イミングで赤、緑、青の色照明光に切替えられるように
構成されるものである。上記従来の表示装置は、例えば
所定の信号処理により各原色信号の形態で画像メモリに
記録された画像信号を読出し、該画像信号に基づく各種
基準信号より表示パネルの走査線に供給する駆動信号及
びバックライトの発光色を切替えるタイミング信号を生
成する。そして、画面表示期間内に走査線に駆動信号が
供給されると共に三原色に対応した画像信号がフレーム
周期で順次に信号線に供給されると、各画素が書込みさ
れる。照明光の透過は、図９に示すように全ての画素の
液晶の応答を待って行われ、液晶の応答の後、所定のタ
イミング信号でバックライトの照明光を順次に３原色間
で切替えることにより、フルカラーの画像表示を行う。

【０００５】図９は上記従来の表示装置の動作を示すタ
イムチャートであり、１フレームの開始時に第１走査線
画素列、第ｎ（中間）走査線画素列及び第Ｎ走査線画素
列（１…ｎ…Ｎ）が順次に駆動信号と例えば赤色の画像
信号とで書込み期間Ｗに書込みされ、各画素列の液晶の
応答時間Ｍがすべて終了した時に、赤色光Ｒ_Lが点灯期
間Ｌにバックライトより照射されることを示している。

【０００６】このようなバックライトの駆動方法では、
一画面表示期間を決定する周波数を例えば６０Ｈｚ程度
とすると、１色の表示時間は約６msecとなるため、従来
の表示装置は、この時間を例えばＷ＝１msec、Ｍ＝４ms
ec、Ｌ＝１msec程度としていた。図１０は、図９のタイ
ムチャートの模式図であり、１画面表示期間の画像信
号、すなわち３原色成分の画像信号と、各該画像信号に
対する照明光の点灯期間を示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の表示装置は、以
下のような問題点がある。 各色成分の画像信号による全画素の応答が終了するの
を待って照明を行っており、画面表示期間に対する点灯
期間Ｌが短く、ＣＲＴ並の輝度（４００ｃｄ／ｍ²）よ
り不足する。

【０００８】応答の比較的遅い（例えば４msec程度）
液晶を用いると、書込み期間が１msec程度に制約され、
能動マトリックス型液晶表示装置では液晶を駆動するＴ
ＦＴに高い応答速度のものが必要になる。 応答に要する時間の短いたとえば強誘電性液晶を用い
ると、ＴＦＴへの負荷が大きくなると共に強誘電性液晶
を書込み動作させる前に少なくとも１走査線期間のリセ
ット期間（黒レベル表示）を必要とする。

【０００９】本発明は、光学変調物質の応答性能に関わ
らず高い輝度で安定した表示を行うバックライト式カラ
ー表示装置を提供することを解決すべき課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明で採用した技術的手段は、バックライトを画面の信
号線方向に分割し、走査線画素列の走査と同期させて原
色光を点灯することにより、バックライトの点灯期間を
長くとることができ、かつ書込みも比較的ゆっくりでき
ると考えた。

【００１１】すなわち、本発明は、一対の基板間に封入
された光学変調物質が信号線方向と走査線方向との電圧
印加により書込み駆動されてマトリクス状の画素毎に該
光学変調物質の再配列応答による表示動作が可能な表示
パネルと、走査線方向と一致した方向に延びかつ信号線
方向に所定幅に広がった多数の分割ストライプ部からな
り各分割ストライプ部は３原色光を該表示パネルの背面
から照射するバックライトと、画面表示期間内に各走査
線に駆動信号を供給すると共に各原色成分の画像信号を
順次に切換えて信号線に供給し該画素を書込み駆動する
パネル駆動手段と、該画像信号及び該駆動信号が供給さ
れた走査線方向の画素列の該光学変調物質が再配列応答
を終了するのに同期して該画素列に対応した該ストライ
プ部に現画像信号の原色光を発光させ、該画素列が次の
原色成分の画像信号を書込みされる直前に該ストライプ
部を消灯するバックライト駆動手段とを具備したことを
特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明のバックライト式カラー表示装置では、
バックライトが分割ストライプ部からなり、駆動信号及
び画像信号が供給された所定走査線分の画素列（例えば
一走査線画素列）の光学変調物質が再配列応答を終了す
ると、該走査線分の画素列と対応した分割ストライプ部
を現画像信号に対応した原色光で照射する。従って、走
査線画素列の応答終了に同期して光を照射することにな
り、最終走査線画素列の応答まで待つことがなく、画面
輝度を高めることができる。

【００１３】また、本発明のバックライト式カラー表示
装置では、書込み時間を長くしてもよいため、ＴＦＴを
用いた液晶表示装置の場合の該ＴＦＴへの負荷を軽減で
きる。更に本発明のバックライト式カラー表示装置で
は、応答時間が比較的遅いモードで液晶を駆動できるた
め、輝度を犠牲にすることなく、応答速度の低いＴＦＴ
を用いることができる。

【００１４】ところで、画素列の光学変調物質が再配列
応答を終了するのに同期してとは、一走査線画素列毎に
原色光を発光させる意味と数〜数十走査線画素列分の応
答を待って原色光を発光させる意味とを含む。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のバックライト式カラー表
示装置において、表示パネルは、所定数の信号線が形成
された一方の基板と所定数の走査線が形成された他方の
基板間に光学変調物質が封入され該信号線と走査線との
交差位置にマトリスス状に各画素を形成して該光学変調
物質の再配列応答による表示動作が可能な液晶表示パネ
ルを用いることが好ましい。

【００１６】上記液晶表示パネルは、ＴＦＴによるアク
ティブマトリクス型、単純マトリクス型でパッシブ駆動
の構造のものを用いることができる。液晶は、ＯＣＢモ
ードの液晶が好ましいが、特に限定しない。例えば汎用
されるＴＮモードの液晶も適用は容易である。バックラ
イトは、各原色発光ダイオードを隣接間で色順次に二次
元的に配列した素子アレイ、あるいは各原色有機エレク
トロルミネセンス素子を隣接間で色順次に二次元的に配
列した素子アレイを用いることができる。この場合、走
査線方向に対応した列状のアレイが分割ストライプ部に
相当する。

【００１７】バックライトの分割ストライプ部は、原色
光を例えば電圧により切替え可能な発光体をもちいても
よい。

【００１８】

【実施例】以下、本発明のバックライト式カラー表示装
置を実施例により更に詳細に説明する。 第一実施例 図１に示すように、バックライト式カラー表示装置は、
ナビゲーションシステムに用いられている。ナビゲーシ
ョンシステムは、地図画像信号（以下、画像信号とい
う）が記録されたＣＤ−ＲＯＭ２から目的地域の画像信
号をナビゲーションＥＣＵ１によって読出す。読出され
た画像信号は、原色成分に対応した画面表示期間分の三
つの画像信号が順次形式でバッファメモリ３にタイミン
グジェネレータ４の制御下で一旦書込まれる。

【００１９】本バックライト式カラー表示装置は、光学
変調物質としてＯＣＢモードの液晶を二枚の透明基板間
に封入した液晶パネル５と、該液晶パネル５の背面に配
設されたバックライト６と、液晶パネル５を駆動するパ
ネル駆動手段７と、バックライト６を駆動するバックラ
イト駆動手段８とから構成されている。液晶パネル５
は、モノクロタイプのアクティブマトリクス型であり、
背面から入射する原色光の透過率を画像信号の応じて画
素毎に変化させ映像を表示する。二枚の透明基板のうち
一方には垂直画素数に対応した数だけの走査線が形成さ
れ、他方の透明基板には水平画素数に対応した数だけ信
号線が形成されている。ＴＦＴは信号線と走査線の交差
位置に両線間のスイッチング素子として配設されてい
る。また、ＴＦＴの例えばドレインと液晶層との間には
画素電極があり、該画素電極は液晶層と反対側の共通電
極と対向してマトリクス状の画素を形成する。ＴＦＴの
ソースは信号線と接続され、ゲートは走査線と接続され
る。

【００２０】バックライト６は、図２に示すように、走
査線方向と一致した方向に延びかつ信号線方向に所定幅
に広がった多数の分割ストライプ部９１〜９ｍからな
る。分割ストライプ部９１〜９ｍは、例えば第１走査線
側よりＲ_L光、Ｇ_L光、Ｂ_L光の色順次に発光できるＥＬ
素子で構成されている。分割ストライプ部９１〜９ｍの
信号線方向の幅は、３００μmのサイズであり、数走査
線分の画素列の信号線方向幅に対応している。

【００２１】パネル駆動手段７は、タイミングジェネレ
ータ４によってバッファメモリ３から読出される各原色
成分の画像信号（図３参照）を液晶パネル５の各信号線
に供給するとともに、タイミングジェネレータ４の読出
制御信号に基づいて各走査線に例えば２μsec幅のパル
ス状駆動信号を各走査線に供給する。バックライト駆動
手段８は、バックライト６を画面表示期間内に赤、緑、
青の順に発光させる。すなわち、バックライト６は、色
順次に配列された分割ストライプ部９１〜９ｍで構成さ
れているので、それぞれ赤、緑、青に割当てられた所定
の分割ストライプ部９１〜９ｍを発光させる。

【００２２】図３は赤色成分の画像信号が表示されると
きの一つの画素へ供給される赤色画像信号と、そのとき
の画素の透過率と、原色光の発光タイミングと、映像と
のタイムチャートを示す。画像信号が画素に供給された
後、液晶の応答時間が経過すると、透過率が高くなって
表示動作が行われる。各原色光は、液晶が応答し透過率
が高くなったタイミングで入射されることがわかる。

【００２３】なお、画像信号は、一画面表示期間毎に反
転されており、液晶へのＤＣ成分残留を回避している。
図４は実施例の動作を示すタイムチャートである。書込
みは赤色成分の画像信号から示す。図示するように、パ
ネル駆動手段７は第１〜第Ｎ走査線画素列からなるフィ
ールド分の画素の書込みをフィールドの開始点より期間
Ｔ₁の間に行う。書込みが行われた各画素列は、それぞ
れ応答時間Ｍを経て所定の透過率に画像信号で制御され
ることになる。画像信号の指示する透過率に応答するの
は第１走査線画素列が最も早く、第ｎ走査線画素列が連
続的に応答し、第Ｎ走査線画素列が最後に応答する。

【００２４】バックライト駆動手段８は、第１走査線画
素列が応答するのに同期して対応した分割ストライプ部
９１を発光させる（図４Ｒ_L期間）。分割ストライプ部
９１は、図２に示すように、赤色のＥＬ素子であり、こ
れにより第１走査線画素列は赤成分の画像信号を表示す
る。同様にある時間の経過の後、第ｎ走査線画素列が応
答するのに同期して、バックライト駆動手段８は、対応
した赤色の分割ストライプ部を発光させる。更に最終走
査線画素列が応答するのに同期して対応した赤色の分割
ストライプ部を発光させる。

【００２５】赤成分の画像信号による液晶パネル５の駆
動が終了すると、第１走査線画素列は、次の緑成分の画
像信号によって書込みが行われる。そこで、赤色光の第
１走査画素列に対する点灯は、緑成分の画像信号の書込
みの直前ｔ₁に消灯する。第ｎ走査線画素列及び第Ｎ走
査線画素列に対しても、それら画素列への次の色の画像
信号の書込みの直前で消灯する。

【００２６】このように実施例の表示装置では、第１走
査線画素列が応答すると、第Ｎ走査線画素列が応答する
時間を待たずに、第１走査線画素列に対して原色光を入
射する。この原色光の早めの発光は、Ｎ走査線分につい
て行われるので、画面表示期間の輝度としは従来に比し
格段と高めることができる。具体的には、図９に示す従
来の方式より最大２倍の高輝度化を図ることができる。

【００２７】図５は図４を模式的に示したものであり、
発光期間Ｌが図１０に比して２倍に示されている。な
お、分割ストライプ部９１〜９ｍの幅を広げ、数〜数十
走査線画素列分の応答を待って原色光を発光させること
もできる。 第二実施例 上記実施例は、輝度を重視した液晶パネル５のバックラ
イト駆動方法であるが、ＴＦＴの立上がり速度を遅くで
きる方法として、図６に示すようなタイミングで液晶パ
ネル５を駆動してもよい。

【００２８】図６は各走査線画素列への書込み期間Ｗを
第一実施例の場合より長く設定したものである。液晶へ
の書込み期間Ｗを長くとると、図６に示すように、第１
走査線画素列への書込みタイミングｔ₂に対する画面中
央位置の第ｎ走査線画素列への書込みタイミングｔ
₃は、ほぼ１／２フィールド分の時間遅れる。また、第
Ｎ走査線画素列への書込みタイミングｔ₄も第ｎ走査線
画素列に対し同じくらい遅れる。

【００２９】このように書込みタイミングを遅くする
と、第１走査線画素列に対する原色光の点灯期間Ｒ
_L（Ｂ_L、Ｇ_L）に第ｎ走査線画素列は応答期間Ｍとなっ
ている。また、第ｎ走査線画素列に対する原色光の点灯
期間Ｒ_L（Ｂ_L、Ｇ_L）に第Ｎ走査線画素列は応答期間Ｍ
となっている。そして、第１走査線画素列に対する原色
光の消灯が行われる時期に第Ｎ走査線画素列の応答期間
Ｍが始っており、第１走査線画素列と第Ｎ走査線画素列
の表示タイミングとしては１フィールドもずれが生じ
る。

【００３０】このような駆動方法によれば、画面では、
図８に示すように、バックライト６は、例えば赤色光が
画面上側で点灯し、緑色光が画面下側で点灯し、これに
対応して液晶パネル５では画面上側で赤色画像の表示が
行われ、画面下側で緑色画像の表示が行われることとな
る。そして、図８において、画面の中央では、第ｎ走査
線画素列付近の複数走査線分の画素列が応答中であり、
この応答中の画面領域に対してバックライト６は消灯し
ている。応答中の画面領域は、例えば下に流れるように
移動するが、バックライト６もこれに追従するため、人
の目に感じられる画像としては、応答中の画面領域の影
響を受けず、各原色画像信号が加算されたフルカラー映
像としてとらえることができる。

【００３１】この第二実施例においても、図６に示すよ
うに、前の走査線画素列の応答を待って原色光を点灯す
るものでないため、画面全体として十分な輝度が確保さ
れる。その上、走査線画素列に対する書込みに時間を要
しているので、ＴＦＴに高い立上がり速度が要求され
ず、かつＴＦＴに対する負荷も小さくなって安定な画像
表示を行うことができるものである。

【００３２】なお、図７に図６のタイムチャートを第一
実施例と同様に模式化して示す。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、強誘
電性液晶等の応答性の極めて良好な光学変調物質を用い
ることなく、高輝度化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】 本発明に使用できるバックライトの一構成を
示す説明図である。

【図３】 １画素へ供給される画像信号とその画素の透
過率の応答、原色光のタイミング及びとらえられる映像
の関係を示すタイムチャートである。

【図４】 第一実施例の動作を示すタイムチャートであ
る。

【図５】 第４のタイムチャートを模式化した説明図で
ある。

【図６】 第二実施例の動作を示すタイムチャートであ
る。

【図７】 図６を模式化した説明図である。

【図８】 第二実施例のタイムチャートで表示される画
面の瞬間を示す説明図である。

【図９】 従来の液晶パネルとバックライトを組合わせ
たカラー表示装置の動作を示すタイムチャートである。

【図１０】 図９のタイムチャートを模式化して示す説
明図である。

【符号の説明】

５…液晶パネル（表示パネル）、６…バックライト、７
…パネル駆動手段、８…バックライト駆動手段、Ｌ（Ｒ
_L、Ｇ_L、Ｂ_L）…点灯期間（発光期間）、Ｍ…応答期
間、Ｗ…書込み期間。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｇ０９Ｇ 3/36 // Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ (72)発明者 内田 龍男 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大 学内 Ｆターム(参考） 2H093 NA07 NA16 NA33 NA65 NC43 NC44 ND08 ND17 NF04 NF05 NG03 3K007 AB02 AB04 CB01 DA01 DB03 EB00 GA02 5C006 AA01 AA02 AA22 AF44 AF71 BB11 BB29 BF02 EA01 FA54 FA56 5C080 AA10 BB05 CC03 DD03 DD08 DD27 EE30 JJ04 JJ05 5G435 AA03 AA04 AA16 BB12 BB15 CC09 CC12 DD10 DD13 EE26 FF11 FF12 GG24 GG25 GG27

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板間に封入された光学変調物質
   が信号線方向と走査線方向との電圧印加により書込み駆
   動されてマトリクス状の画素毎に該光学変調物質の再配
   列応答による表示動作が可能な表示パネルと、 走査線方向と一致した方向に延びかつ信号線方向に所定
   幅に広がった多数の分割ストライプ部からなり各分割ス
   トライプ部は３原色光を前記表示パネルの背面から照射
   するバックライトと、 画面表示期間内に各走査線に駆動信号を供給すると共に
   各原色成分の画像信号を順次に切換えて信号線に供給し
   前記画素を書込み駆動するパネル駆動手段と、 前記画像信号及び前記駆動信号が供給された走査線方向
   の画素列の前記光学変調物質が再配列応答を終了するの
   に同期して該画素列に対応した前記ストライプ部に現画
   像信号の原色光を発光させ、該画素列が次の原色成分の
   画像信号を書込みされる直前に該ストライプ部を消灯す
   るバックライト駆動手段とを具備したことを特徴とする
   バックライト式カラー表示装置。
2. 【請求項２】 前記バックライトの分割ストライプ部
   は、隣接間で色順次に発光色が割当られている請求項１
   記載のバックライト式カラー表示装置。
3. 【請求項３】 前記バックライトの分割ストライプ部
   は、有機エレクトロルミネセンス素子である請求項１、
   ２記載のバックライト式カラー表示装置。
4. 【請求項４】 前記光学変調物質は液晶である請求項１
   記載のバックライト式カラー表示装置。