JP2002318564A

JP2002318564A - 表示装置

Info

Publication number: JP2002318564A
Application number: JP2001123661A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yoshihara; 敏明吉原; Keiichi Betsui; 圭一別井; Tetsuya Makino; 哲也牧野; Shinji Tadaki; 進二只木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2021-04-20
Also published as: JP3912999B2

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーブレークアップを抑制できるフィール
ド・シーケンシャル方式の表示装置を提供する。【解決手段】元の赤，緑，青夫々の画素データを、各
色の画素データの表示階調数の比較結果に基づいて、
赤，緑，青，白の４色の画素データに変換し、その変換
画素データの入力とバックライトの赤，緑，青，白夫々
の発光タイミングとを同期させてカラー表示を行う。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際には、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
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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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 Digit
al 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 Nemati
c)タイプとＴＦＴ−ＴＮ（Thin Film Transistor-Twist
ed 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−Ｔ
Ｎ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ＬＥ
Ｄ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。

【００１６】第２発明に係る表示装置は、第１発明にお
いて、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し、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
階調数から検出した最低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、検出した最低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。

【００１７】第２発明にあっては、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
し、各発光色の画素データを元の表示階調数から検出し
た最低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（最低表示階調数を
示す画素の最低表示階調数を有する発光色では変更後の
画素データは０（黒表示）となる）、検出した最低表示
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、各発光色の画素デー
タの変更処理、及び、混合色の画素データの生成処理を
容易に行える。

【００１８】第３発明に係る表示装置は、第１発明にお
いて、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。

【００１９】第３発明にあっては、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、第３発明では、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４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
ようにしたことを特徴とする。

【００２１】第４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
４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。

【００２２】第５発明に係る表示装置は、第４発明にお
いて、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し、
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検出した最低表示階調数を差し
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、検出した最低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。

【００２３】第５発明は、第２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
５発明では、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し、赤，緑，青
夫々の画素データを元の表示階調数から検出した最低表
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（最低表示階調数を有
する画素の赤，緑，青の何れかの変更後の画素データは
０（黒表示）となる）、検出した最低表示階調数を有す
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、赤，緑，青夫々の画素データの変更処
理、及び、白の画素データの生成処理を容易に行える。

【００２４】第６発明に係る表示装置は、第４発明にお
いて、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。

【００２５】第６発明は、第３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
６発明では、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、第６発明では、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。

【００２６】第７発明に係る表示装置は、第４〜第６発
明の何れかにおいて、前記白の発光色を、赤色光源，緑
色光源及び青色光源からの発光の混合によって得るよう
にしたことを特徴とする。

【００２７】第７発明にあっては、赤色光源，緑色光源
及び青色光源からの発光を混合させて白の発光色を得
る。よって、既存の３原色発光の光源を用いて白発光が
可能となる。

【００２８】第８発明に係る表示装置は、第４〜第６発
明の何れかにおいて、前記白の発光色を、白色光源から
の発光によって得るようにしたことを特徴とする。

【００２９】第８発明にあっては、白色光源からの発光
によって白の発光色を得る。よって、白発光時の消費電
力を低減することが可能である。

【００３０】第９発明に係る表示装置は、第１〜第８発
明の何れかにおいて、全てのサブフレームの合計時間が
１／６０秒以下であることを特徴とする。

【００３１】第９発明にあっては、全てのサブフレーム
の合計時間が１／６０秒以下、つまり、１フレームの時
間が１／６０秒以下であり、ビデオレートによるいわゆ
るフル動画表示が可能となる。

【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 F
ilm 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１
１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ＬＥ
Ｄ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４０，４
０…（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２０
０℃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６
ｎＣ／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Ｖ
Ｒ１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３
３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Ｃ
Ｓ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ＴＦＴ
４１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Ｃ
Ｓ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

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/34 Ｇ０９Ｇ 3/34 Ｊ (72)発明者牧野哲也神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者只木進二神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 2H093 NA51 NA65 NC43 ND10 ND17 ND52 5C006 AA14 AA22 BA11 BB16 BB29 EA01 FA23 FA56 5C080 AA10 BB05 CC03 DD06 EE30 FF07 FF11 JJ02 JJ04 JJ06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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たことを特
徴とする表示装置。
【請求項２】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
し、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検出した最低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、検出した最低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請求項１記
載の表示装置。
【請求項３】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請求項１記載の表示装置。
【請求項４】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たことを特徴と
する表示装置。
【請求項５】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
検出し、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検出した最低表示階調
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、検出した最低表示階調
数を有する白の画素データを生成するようにした請求項
４記載の表示装置。
【請求項６】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請求項４記載の表示装
置。
【請求項７】前記白の発光色を、赤色光源，緑色光源
及び青色光源からの発光の混合によって得るようにした
請求項４〜６の何れかに記載の表示装置。
【請求項８】前記白の発光色を、白色光源からの発光
によって得るようにした請求項４〜６の何れかに記載の
表示装置。
【請求項９】全てのサブフレームの合計時間が１／６
０秒以下である請求項１〜８の何れかに記載の表示装
置。