JP2002323689A

JP2002323689A - 時分割カラー表示装置

Info

Publication number: JP2002323689A
Application number: JP2001129113A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Taira; 和樹平; Masahiro Baba; 場雅裕馬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2002-11-08

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の場合に比べ、構成が簡単で、色再現域
が可及的に広く且つ色割れ妨害が視認されにくい高品位
のカラー表示を可能にする。【解決手段】カラー画像情報を表すカラー画像入力信
号に基づいて複数色毎の表示画像に分解し、表示画像を
時系列的に表示する単色画像表示手段１０１と、表示画
像の表示に同期して少なくとも赤、緑、青、黄色の透過
色を選択的に切り換える、２枚の液晶セルおよび複数枚
の偏光板を有している液晶カラーシャッタ１０２と、を
備え、単色画像表示手段は液晶カラーシャッタが切り換
え可能な全ての透過色に対し画像情報を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラー画像を時系列的に
表示する時分割カラー表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー画像を表示する方法として、一般
的には１絵素を光の三原色である３つのＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ(青)の画素に分割し、各ＲＧＢ画素の画像情
報を空間的に混合表示する空間分割表示が行われる。

【０００３】これに対し、時分割カラー表示装置は１絵
素を分割せず、各ＲＧＢ画像情報を時間的に順次切り換
えて表示する時分割表示によりカラー画像を表示する。
時分割表示においては、１画面の表示が完了する期間で
ある１フレーム期間は、各表示色画像を表示する複数の
サブフィールド期間に分割される。カラー画像を表示す
るにはＲＧＢ三原色表示が必要であるから、通常１フレ
ーム期間は３つのサブフィールドに分割される。

【０００４】一般に、各フレーム画像はフリッカを知覚
できない臨界融合周波数(ＣＦＦ(Critical Fusion Freq
uency))以上で表示されることが必要である。それゆ
え、時分割表示においては１フレーム期間におけるサブ
フィールド数をＮとするとフレーム周波数のＮ倍で各サ
ブフィールドを高速表示することが必要となる。例え
ば、１フレーム周波数を６０Ｈｚとし、Ｎ＝３とすると
各サブフィールド周波数は１８０Ｈｚとなる。

【０００５】時分割表示を実現する手段としては、白色
表示をＲＧＢカラーフィルタで時間的に分光するか、複
数のＲＧＢ光源を時間的に切り換えて照明する手段が用
いられる。前者の方式において、ＲＧＢカラーフィルタ
を液晶カラーシャッタで構成する方式が知られている。
液晶カラーシャッタは、図２０に示すように、高速表示
可能な白黒のＣＲＴ４０の前に設けられ、複数枚の液晶
セル２２，２４の前後に有彩色の偏光板３１，３２，３
３を配置した構成から成り、液晶セル２２，２４を２値
的に電圧制御することで選択的に入射光の偏光面を回転
させ、これにより吸収させる波長域を選択しＲＧＢ切り
換え表示するものである。例えば、特公平５−２５０９
３号公報においては、黄色とシアン色の偏光板を組み合
わせ、更に液晶セルと無彩色偏光板を配置した構成が明
らかにされている。液晶セルには一般的に高速応答可能
なベンド配向液晶セル（以下、ＰＩツイストセルともい
う）が使用され、２値×２枚＝４通りの印加電圧の組み
合わせからＲＧＢ表示となる３組が液晶カラーシャッタ
の駆動に使用される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】時分割表示において
は、ＲＧＢ画像を時系列的に表示するため、しばしぱ
「色割れ」と言われる妨害が発生する。色割れは各ＲＧ
Ｂ画像を表示する間に視線が移動することで網膜上に結
像するカラー画像の輪郭部にストライプ状の偽色輪郭が
発生する妨害であり、著しく画像品位を劣化させる。

【０００７】色割れを視認させないためには、サブフィ
ールド周波数を増加させて網膜上の結像ずれを低減する
ことが効果的であるが、駆動周波数が増大するため実用
上問題がある。色割れを低減させるもう一つの効果的な
手法として、ＲＧＢ三原色以外のサブフィールドを追加
する方法が特開平８−１０１６７２号公報および特開平
９−９０９１６号公報に開示されている。これらは視感
度の高いＷ（無彩色）信号を第4のサブフィールドにお
いて表示することで、原理的に色割れを生じさせないと
いうものである。上記の従来例においてこの表示を実現
する液晶カラーシャッタの構成が特開昭６０−１２１４
１９号公報に開示されている。即ち、この液晶カラーシ
ャッタは、図２１に示すように２枚の液晶セル２２，２
４と、Ｂ色の有彩色偏光板３１およびＲ色の有彩色偏光
板３２ならびにＧ色の有彩色偏光板３３とから構成され
る。これらの有彩色偏光板には２色性色素を含浸、延伸
配向した色素系吸収偏光板が用いられる。

【０００８】しかしながら、この構成は有彩色偏光板の
波長特性及び偏光度が不足しているために、実用上十分
な色域が確保できないという問題点を有する。以下、こ
れを説明する。図２２に有彩色偏光板の透過率特性を示
す。図２２において、有彩色偏光板３１の吸収軸の偏光
透過特性をグラフ２２０１に示し、吸収軸に直交する透
過軸の偏光透過特性をグラフ２２１１に示す。有彩色偏
光板３３の吸収軸の偏光透過特性をグラフ２２０２に示
し、吸収軸に直交する透過軸の偏光透過特性をグラフ２
２１２に示す。また、有彩色偏光板３２の吸収軸の偏光
透過特性をグラフ２２０３に示し、吸収軸に直交する透
過軸の偏光透過特性をグラフ２２１３に示す。図２１に
示す液晶カラーシャッタにおいて、図２２に示す透過特
性を有するＲ色、Ｇ色、Ｂ色の有彩色偏光板３２，３
３，３１から構成される液晶カラーシャッタの透過率特
性を図２３に示す。図２３において、符号４０２はテレ
ビジョン用蛍光体の発光スペクトルを示し、符号２３０
１、２３０２、２３０３、２３０４は、青色（Ｂ）、緑
（Ｇ）、赤色（Ｒ）、無彩色（Ｗ）の透過率特性をそれ
ぞれ示す。また、上記液晶カラーシャッタと上記発光ス
ペクトル４０２を有するテレビジョン用蛍光体との組み
合わせによるＲＧＢ色再現域をＣＩＥ１９７６ＵＳＣ色
度図として図２４に示す。図２４において、符号２４０
１は、上記液晶カラーシャッタと上記発光スペクトル４
０２を有するテレビジョン用蛍光体との組み合わせによ
るＲＧＢ色再現域を示し、符号２４０２は、このときの
Ｗ色の色度点を示し、符号２４０３は、目標仕様（ＨＤ
ＴＶ(High Definition TeleVision)のスタジオ規格）と
なる色再現範囲を示す。この図２４から分かるように、
従来の構成ではハイビジョン規格をはじめ、ＮＴＳＣ(N
ational Television System Committee)、ＥＢＵ(Europ
ean Broadcasting Union)受像三原色などの目標仕様に
比較すると色域が狭く、鮮やかなカラー表示が困難であ
ることが分かる。

【０００９】ＲＧＢＷ表示を可能とする液晶カラーシャ
ッタの別の構成としては、例えば特開表２０００−５１
０９６１号公報に開示されている。しかしこの場合は、
液晶セルを３枚使用するため構成が複雑となりコスト的
に不利であるという問題点が生ずる。

【００１０】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
のであって、従来の場合よりも色割れが視認されにく
く、且つ構成が簡単で可及的に広い色再現域を得ること
のできる時分割カラー表示装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による時分割カラー表示装置は、カラー画像
情報を表すカラー画像入力信号に基づいて複数色毎の表
示画像に分解し、表示画像を時系列的に表示する単色画
像表示手段と、前記表示画像の表示に同期して少なくと
も赤、緑、青、黄色の透過色を選択的に切り換える、２
枚の液晶セルおよび複数枚の偏光板を有している液晶カ
ラーシャッタと、を備え、前記単色画像表示手段は前記
液晶カラーシャッタが切り換え可能な全ての前記透過色
に対し画像情報を表示することを特徴とする。

【００１２】なお、単色画像表示手段は表示画面内に設
けられた各画素の発光、非発光の切り換えにより画像情
報を表示する自発光型画像表示手段であるように構成し
ても良い。

【００１３】なお、単色画像表示手段は表示画面内に設
けられた各画素の反射率を変調することにより画像情報
を表示する反射型画像表示手段であるように構成しても
良い。

【００１４】なお、液晶カラーシャッタは透過色の異な
る複数の吸収型色偏光板と複数枚の複屈折位相差フィル
ムを含みことが好ましい。

【００１５】なお、単色画像表示手段は、カラー画像入
力信号から少なくとも赤、緑，青、黄色の有彩色画像出
力信号を発生する画像信号処理回路を備えることが好ま
しい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明によるカラー表示装置の実
施形態を図面を参照して説明する。

【００１７】まず、本発明によるカラー表示装置の実施
形態を説明する前に、本発明の概要および基本原理につ
いて説明する。本発明は、単色画像表示手段と、液晶カ
ラーシャッタとを備えている。本発明においては、単色
画像表示手段として自発光型あるいは反射型画像表示手
段が使用可能である。自発光型においては、表示画面内
に設けられた各画素の発光、非発光の切り換えにより画
像情報を表示し、且つ発光スペクトルがＲＧＢ三原色全
ての波長成分を含むことが必要であり、通常白色表示と
なる。自発光型の表示方式としては、ＣＲＴ(Cathode R
ay Tube)の他、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)、ＦＥＤ
(Field Emission-type Display)、有機ＥＬ(Electro-Lu
minescence)、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)を画素に
用いたＬＥＤディスプレイが使用可能であり、ＣＲＴの
ように発光強度変調により階調表示を行っても、ＰＤＰ
のようにＰＷＭ(Pulse Width Modulation)などで時間的
に階調制御を行っていても構わない。蛍光体など発光材
料に求められる特性としては、混色を生じないよう比較
的残光時間の短いものが良い。例えば、ＣＲＴや強励起
発光のＦＥＤなどではＰ２２、Ｐ４５等が使用可能であ
る。

【００１８】また、表示に外光を利用する反射型画像表
示手段は、表示画面内に設けられた各画素の反射率を変
調することにより画像情報を表示する構成となってお
り、本発明が液晶カラーシャッタを使用する関係上、偏
光スイッチングデバイスである反射型ＬＣＤ(Liquid Cr
ystal Display)が好適である。反射型ＬＣＤは下面の画
素電極が反射面となっている構造が反射効率上好まし
い。液晶動作モードとしては、時分割表示可能な高速の
応答時間を有するＯＣＢ(Optically Compensated Biref
ringence)、ＦＬＣ(Ferroelectric Liquid Crystal)、
ＳＳＦＬＣ(SurfaceStabilized Ferroelectric Liquid
Crystal)、ＡＦＬＣ(Anti- Ferroelectric Liquid Crys
tal)などが使用可能である。

【００１９】これらの単色画像表示手段では、三原色カ
ラー画像入力信号に基づいて、液晶カラーシャッタで表
示可能な全ての透過色に対応する画像出力信号を生成す
る信号処理回路を備えており、液晶カラーシャッタの透
過色切り換ええに同期して各色の画像出力信号に応じ画
像が表示される。画像出力信号の生成は、追加する透過
色の画顔信号を三原色画像信号からまず生成し、追加色
画像信号と元の三原色画像信号の差分信号から修正三原
色信号が得られる。これらの演算に用いられる係数は、
あらかじめ光源及び液晶カラーシャッタの透過スペクト
ルから三原色色度値、追加色の色度値を求め、追加色の
色度値を三原色色度値で表現することで得られる。反射
型の場合は光源が特定できないため正確な色再現は出来
ないが、自然光を含め照明に用いられる蛍光管の発光ス
ペクトルは限られているため、幾つかの使用環境を想定
して最適設計を行うことは可能である。

【００２０】本発明における液晶カラーシャッタは、少
なくとも２枚の液晶セルと複数枚の吸収型色偏光板を含
んでおり、更には無彩色偏光板と複数枚の複屈折位相差
フィルムを含む。前者の偏光板としては、Ｇ色、Ｒ色の
色素系偏光板が好ましく、後者は偏光透過軸が直交する
Ｂ色とイエロー色となるフィルタを形成している。更に
好ましくは、後者の構成をＲＧ波長間、即ちおよそ５７
０〜６００ｎｍの発光スペクトル成分を除去するフィル
タとして追加することで色域を拡大することが可能であ
る。

【００２１】本発明における液晶カラーシャッタでは、
上に述べた構成を取ることにより少なくとも４種類の有
彩色表示が可能となる。例えば、液晶に印加する電圧を
２値的に制御することで、液晶セルが２枚から構成され
る場合は、２値×２枚＝４状態、即ち４色の表示とな
る。ここで、有彩色とは１９７６ＣＩＥＬ^＊ａ^＊ｂ^＊均
等色空間における彩度Ｃ^＊＞５を有する色を指すことと
する。より一般的には、ホワイト（Ｗ）、ブラック
（Ｋ）及びホワイトとブラックの中間調であるグレーの
色名で呼称される無彩色を除く色を指す。

【００２２】本発明の目的である色割れ妨害低減に最も
効果的な４つの有彩色表示の組み合わせは、レッド
（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）、イエロー
（Ｙ）色である。これは、色割れ妨害が表示輝度の高い
画像において、視感度の高い表示色間で最も視認し易く
なるためである。例えば、ハイビジョンにおけるＲＧＢ
三原色の視感強度比はＲ：Ｇ：Ｂ＝０．２１：０．７
２：０．０７となっている。ここで、例えばＷが１００
％の表示を従来の時分割カラー表示装置で表示すると、
各ＲＧＢ表示色において、強度比Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：１：
１に対し全体表示輝度が１００％、表示輝度比はＲが２
１％、Ｇが７２％、Ｂが７％となり、最も明るいＧ表示
とその次に明るいＲ表示間に生じる色割れが最も目立つ
こととなる。

【００２３】このＷが１００％の表示をＲＧＢＹ表示に
分解すると、理想的にはＲ色とＧ色がＹ色に置き換えら
れる。従って、各ＲＧＢＹ表示色の表示輝度比はＲが０
％、Ｇが０％、Ｂが７％、Ｙが９３％となり、表示輝度
はＹ表示に集中するため、Ｂ表示とＹ表示間に生じる色
割れは従来のＲＧＢ表示よりも視認され難くなる。

【００２４】本発明における液晶カラーシャッタにより
実現されるＲＧＢＹ表示は、イエロー以外の表示色をＲ
ＧＢ表示に加えた他の４色表示よりも色割れ妨害低減に
有効である。例えば、従来提案されたＲＧＢＷ表示で
は、Ｗが１００％表示では全てＷ表示色に置き換えられ
る（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ＝Ｗ）ため色割れは生じない。しかし、
例えばＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１：０となるＹが１００％表示
では、全体輝度は９３％と輝度の高い画像にもかかわら
ず、Ｗ成分は０となるために通常のＲＧＢ表示と同じＲ
が２１％、Ｇが７２％の表示輝度比となるため、Ｒ表示
とＧ表示間の色割れが視認され易くなる。一方、本発明
のＲＧＢＹ表示では全てＹ表示に置き換えられるため色
割れは生じない。また、イエロー以外に例えばＧ＋Ｂ表
示色のシアン（Ｃ）を加えたＲＧＢＣ表示ではＷが１０
０％表示に対しＲが２１％、Ｃが７９％の輝度比、Ｙが
１００％表示に対してはＲＧＢ表示と同様となり、ＲＧ
ＢＹ表示に比べ輝度の集中度が低く色割れ低減の効果が
少ない。また、Ｒ＋Ｂ表示色のマゼンタ（Ｍ）を加えた
ＲＧＢＭ表示ではＷが１００％に対しＧが７２％、Ｍ
（マゼンタ）が２８％、Ｙが１００％表示に対してはＲ
ＧＢ表示と同様となり、ＲＧＢＣ表示と同じくＲＧＢＹ
表示よりも色割れ低減の効果が少なくなる。なお、ＲＧ
ＢＣ表示ではＣ（シアン）が１００％、ＲＧＢＭ表示で
はＭ色が１００％表示において色割れは生じなくなる
が、Ｃ（シアン）が１００％表示の全体輝度は７９％、
Ｍ（マゼンタ）が１００％では２８％であり、Ｗ表示、
Ｙ表示における色割れ発生を低減できるＲＧＢＹ表示の
方が、カラー画像に対する色割れ低減の効果が高くなる
といえる。

【００２５】液晶セルには先に述べた高速応答の観点か
ら、ＰＩツイスト配向セル、ＦＬＣ、ＳＳＦＬＣ、ＡＦ
ＬＣなどの動作モードが使用可能である。これらの液晶
セルは可視波長域における入射偏光光を直進、９０°回
転させることでスイッチングを行うため、リタデーショ
ン波長２００〜３００ｎｍの１／２波長条件を満たして
いる。また、９０°回転時の回転角を互いに補償するた
め、液晶セルの位相軸を互いに直交させて配置すると良
い。

【００２６】以下、本発明の実施形態について説明す
る。但し、本発明の構成は実施形態にとどまるものでは
なく、発明の実施形態において述べた構成の各部をさま
ざまに組み合わせた形態をとることが可能であることは
いうまでもない。

【００２７】(第１の実施形態)本発明による時分割カラ
ー表示装置の第１の実施形態について説明する。本実施
形態の時分割カラー表示装置の構成を図１に示す。本実
施形態の時分割カラー表示装置は、単色画像表示手段１
０１と、この単色画像表示手段１０１の表示前面に設け
られた液晶カラーシャッタ１０２とを備えている。本実
施形態においては、単色画像表示手段１０１は、カラー
フィルタを有さず蛍光体にＰ２２を用いた強励起発光の
ＦＥＤである。そして、この単色画像表示手段１０１
は、ＲＧＢ三原色カラー画像入力信号に基づいて、液晶
カラーシャッタ１０２で表示可能な透過色に対応する、
ＲＧＢ三原色画像信号を含む少なくとも４色（本実施形
態においては、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の他にＹ（イエロー）
色）の有彩色画像出力信号を発生する画像信号処理回路
１０１ａを有している。そして、液晶カラーシャッタ１
０２の透過色切り換えに同期して各色の画像出力信号に
応じ画像が表示される。

【００２８】本実施形態に係る液晶カラーシャッタ１０
２の構成を図２に示す。液晶カラーシャッタ１０２全体
としての向きは単色画像表示手段１０１に対しどちら向
きであっても構わない。本実施形態においては、液晶シ
ャッタ１０２は、単色画像表示手段１０１の発光面側か
ら順に、無彩色偏光板２０１、複屈折位相差フィルム層
２０２、同様に無彩色偏光板２０３、複屈折位相差フィ
ルム層２０４、例えばＰＩツイストセルからなる液晶セ
ル２０５、Ｒ色吸収型偏光板２０６、液晶セル２０５に
対し位相軸方位を直交させた、例えばＰＩツイストセル
からなる液晶セル２０７、およびＧ色吸収型偏光板２０
８が配置された構成となっている。無彩色偏光板２０
１，２０３、および複屈折位相差フィルム層２０２によ
りＧＲ中間波長除去フィルタが形成され、無彩色偏光板
２０３および複屈折位相差フィルム層２０４によりＢ色
/イエロー(Ｙ)色分離フィルタが形成された構成となっ
ている。

【００２９】図３に液晶シャッタ１０２を構成する各光
学部材の特性値、図４乃至図７に各光学要素の波長特性
を示す。図４における透過率曲線４０１は、無彩色偏光
板２０１，２０３が理想偏光子である場合において、複
屈折位相差フィルム層２０２の偏光透過率である。単色
画像表示手段１０１を構成するＰ２２蛍光体４０２のＲ
ＧＢ発光主成分を含み、不要な５８０ｎｍ付近の波長成
分を除去することで色純度を高めている。

【００３０】図５は無彩色偏光板２０３及び複屈折位相
差フィルム層２０４により得られる、Ｂ色／Ｙ色分離フ
ィルタのｘ軸方向（Ｂ色の透過方向）、ｙ軸方向（Ｒ
Ｇ、すなわちＹ色の透過方向）の偏光透過率を示した図
である。図５において、符号５０１はｘ軸方向の偏光透
過特性を示すグラフ、符号５０２はｙ軸方向の偏光透過
特性を示すグラフである。ここでは簡単のために無彩色
偏光板２０３は理想的な偏光特性を有していると仮定し
ている。急峻な波長特性を得るため、無彩色偏光板２０
３の入射側偏光軸とｘ軸は直交していないが、設計の変
更により直交するように構成しても構わない。

【００３１】図６はＲ色偏光板２０６の偏光透過特性を
示す図であり、符号６０１はｙ軸方向の偏光透過特性を
示すグラフ、符号６０２はｘ軸方向の偏光透過特性を示
すグラフである。図７はＧ色偏光板２０８の偏光透過率
特性を示す図であり、符号７０１はｙ軸方向の偏光透過
特性を示すグラフ、符号７０２はｘ軸方向の偏光透過特
性を示すグラフである。

【００３２】図８（ａ）乃至図８（ｄ）に、本実施形態
に係る液晶カラーシャッタ１０２の動作及び透過色の関
係を示す。図８（ａ）に示すように、液晶セル２０５，
２０７は電圧無印加(ＯＦＦ)時、入射光偏光軸に対し４
５°方位に配置された１／２波長条件を満たすため、入
射偏光は９０°偏光が回転する。すなわち、液晶セル２
０５に入射するＲＧＢ三原色光の偏光状態８０１が、液
晶セル２０５の出射側で９０°回転して偏光状態８０２
になり、この偏光状態８０２は偏光板２０６を通過する
とｙ軸方向のＢ成分がＲ色偏光板２０６に吸収されるた
め偏光状態８０３となり、液晶セル２０７に入射する。
そして、この偏光特性８０３が液晶セル２０７によって
９０°回転されて偏光状態８０４となり、Ｇ色偏光板２
０８を通過することでＧ色が表示される。

【００３３】一方、図８（ｂ）乃至図８（ｄ）に示すよ
うに、電圧印加(ＯＮ)時には液晶セルの位相軸が消失す
るため入射偏光はそのまま透過する。従って、液晶セル
２０５，２０７のＯＮ／ＯＦＦの切り換ええ４通りの組
み合わせにおいて、透過色はＲＧＢＹの４色が表示可能
である。例えば、図８（ａ）に示すように液晶セル２０
５，２０７を共にＯＦＦすることによりＧ色が表示さ
れ、図８（ｂ）に示すように液晶セル２０５をＯＦＦし
且つ液晶セル２０７をＯＮすることによりＲＧ色、すな
わちＹ色が表示され、図８（ｃ）に示すように液晶セル
２０５をＯＮし且つ液晶セル２０７をＯＦＦすることに
よりＲ色が表示され、図８（ｄ）に示すように液晶セル
２０５，２０７を共にＯＮすることによりＢ色が表示さ
れる。

【００３４】本実施形態に係る液晶カラーシャッタ１０
２の透過率特性を図９に、Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｗの各色度値及
び色再現範囲を図１０に示す。図９において、符号４０
２は、単色画像表示手段１０１を構成するＦＥＤのＰ２
２蛍光体の発光スペクトルを示し、符号９０１、９０
２、９０３、９０４はそれぞれ、Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色、Ｙ
色の透過率特性を示す。図１０において、符号１０００
は本実施形態に係る液晶カラーシャッタの色再現範囲を
示し、符号１００１、１００２、１００３、１００４は
Ｂ、Ｇ、Ｒ、Ｙ色の色度値をそれぞれ示し、符号１００
５は目標仕様（ハイビジョンのスタジオ規格）となる色
再現範囲を示し、符号１００６は図２０，２１に示す従
来例のＲＧＢ色再現範囲を示す。

【００３５】図１０から分かるように、本実施形態は、
色割れ低減に有効なＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙの４つの有彩色表示
を行うことができ、且つ従来の場合に比べて、広い色再
現域を得ることが可能となり、目標仕様に近い色再現
域、すなわち実用的に十分な色再現域を得ることができ
る。また、本実施形態に係る液晶カラーシャッタにおい
ては、液晶セルが２枚しか使用されていないため、構成
が簡単となり、製造コストが増大するのを抑制すること
ができる。

【００３６】次に、本実施形態の時分割カラー表示装置
の１フレーム(１ＦＲＭ)期間中における表示シーケンス
を図１１に示す。液晶カラーシャッタの表示可能な表示
色ＹＲＧＢ全てが１フレーム期間中に表示される。液晶
セル２０５，２０７への電圧印加波形は、交流駆動のた
め、図示した通りとなる。一方、本実施形態に係る単色
画像表示手段１０１においては、Ｙ色表示を追加したこ
とにより、単色画像表示手段１０１に入力されたＲＧＢ
三原色画像信号ｒ，ｇ，ｂが４つのサブフィールド信
号、ｙ、ｂ-ｙ(修正ｂ信号)、ｒ-ｙ(修正ｒ信号)、ｇ-
ｙ(修正ｇ信号)に、画像信号処理回路１０１ａによって
分解され、表示される。なお、単色画像表示手段１０１
に、ＹＣｂＣｒ信号などのコンポジットカラー画像信号
が入力される場合には、この入力信号からＲＧＢ三原色
画像信号に分離する分離回路が単色画像表示手段１０１
に設けられる必要がある。

【００３７】上記画像信号処理回路１０１ａの構成を図
１２に示す。図１２は、三原色入力画像信号(ｒ,ｇ,ｂ)
から出力画像信号(ｒ−ｙ,ｇ−ｙ,ｂ−ｙ,ｙ)を生成す
る画像信号処理回路１０１ａの信号処理ブロック図であ
る。三原色入力画像信号(ｒ,ｇ,ｂ)はγ補正処理回路１
２０１によりγ補正処理され、線形量子化された信号に
変換される。次に、白色値が所望の色度となるよう、ホ
ワイトバランス処理回路１２０２によりホワイトバラン
ス処理が施される。続いて、ｙ信号に相当する信号成分
を抜き出すため、ＲＧＢ信号間で最小値検出処理回路１
２０３により最小値検出処理が行われ、ｙ信号が決定さ
れる。ｙ信号は他の信号と同様に、ホワイトバランス処
理回路１２０４によりホワイトバランス処理が行われ
る。ＲＧＢ信号はｙ信号と差分処理回路１２０５におい
て差分処理が行われ、再度、γ処理回路１２０６により
γ処理され、単色画像表示手段１０１の信号−輝度特性
（γ特性）に対応した、非線形量子化された画像信号と
して出力される。

【００３８】これらの信号処理に用いられる信号処理計
数値は、予め光源及び液晶カラーシャッタの透過スペク
トルから三原色の色度値および追加色（本実施形態にお
いてはＹ色）の色度値を求め、追加色の色度値を三原色
の色度値で表現することにより得られる。図１０の色度
値から求めた本実施形態における信号処理係数値を図１
３に示す。

【００３９】図１３に示した信号処理係数値は以下の手
順によって導かれる。まず、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｙ表示時にお
ける表色値（X_R,G,B,Y, Y_R,G,B,Y, Z_R,G,B,Y）あるいは
（Y_R _,G,B,Y, x_R,G,B,Y, y_R,G,B,Y）は色彩輝度計を用い
て実験的に測定されるか、あるいは図９に示すＦＥＤの
発光波長特性及び液晶カラーシャッタの各色の透過率波
長特性から計算により導かれる。ここで、各変数の下添
え字Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＹはＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙ表示時における変
数をまとめて示したものである（例えば、X_R、X_G、X_B、
X_YをまとめてX_R,G,B,Yと表記する）。発光特性をＥ
（λ）、透過率特性をT_R,G,B,Y（λ）とすると、

【数１】また、（２）式のY_R,G,B,Yは液晶カラーシャッタの各色
における視感透過率に相当している。

【００４０】一方、Ｗ表示におけるｘｙ色度値（x_W,
y_W）は、表示したい映像信号規格に従い任意に決定され
る。例えば、ＨＤＴＶスタジオ規格に従えば、x_W＝０．
３１２７、y_W＝０．３１９０であり、ここでは x_W＝０．３１３（７） y_W＝０．３１９（８）とした。また、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１の関係を用い、輝度信号
（Ｙ）１００％表示におけるＹ値を１００とすると、
（７）、（８）式から X_W＝９５．０５（９） Y_W＝１００．０（１０） Z_W＝１０８．９１（１１）となる。

【００４１】また、ホワイトバランス処理に用いる補正
係数[W]_R,G,Bは、上に示された関係式および値を用い
て、通常の三原色表示と同様の手続きで以下のように導
かれる。三原色入力画像信号（ｒ,ｇ,ｂ）をγ補正し、
線形量子化した後の補正信号を（ｒ’, ｇ’,ｂ’）と
する。ここで、ｒ’、ｇ’、ｂ’の範囲は０≦ｒ’≦
１、０≦ｇ’≦１、０≦ｂ’≦１とする。例えば、ｒ、
ｇ、ｂがγ係数γ₀で非線形量子化されたｎビットの画
像信号であれば、

【数２】で表される。更に、補正信号（ｒ’,ｇ’,ｂ’）がＷ１
００％信号、即ち（ｒ’,ｇ’, ｂ’）＝（１,１,１）
となる時に、（１０）式に示すようにＷ表示の輝度Y_Wレ
ベルが１００と成るように、Ｒ、Ｇ、Ｂ表示時のＸＹＺ
表色値を規格化する。規格化されたＸＹＺ表色値を

【数３】から、α＝１００／（３．９９＋１０．８８＋２．４
７）＝５．７６７となる。Ｙ表示時のＸＹＺ表色値に対
しても係数αを乗じ、マトリクス表示すれば

【数４】となる。加法混色の原理から、補正係数[W]_R,G,Bを補正
信号（ｒ’,ｇ’, ｂ’）に乗じた入力信号と表示され
るＸＹＺ表色値の関係は

【数５】が成り立つ。従って、Ｗ信号（ｒ’,ｇ’,ｂ’）＝
（１,１,１）に対し、Ｗ表示時のＸＹＺ表色値が（９）
〜（１１）式に示した値となるように補正係数[W]_R,G _,B
を求めると、

【数６】となる。ここで、[W]_R,G,Bの最大値を１に規格化する
と、図１３に示した補正係数

【数７】が得られる。

【００４２】次に、ＲＧＢＹ４色表示を行うための変換
係数[Y]_R,G,Bを求める。ＲＧＢ３色での表示をＹ表示に
おきかえるための変換係数[Y]_R,G,Bは、

【数８】となる。[W]_R,G,Bと同様、[Y]_R,G,Bの最大値を１に規格
化すると図１３に示した

【数９】が得られる。一方、Ｙ表示におけるホワイトバランス補
正信号[W]_Yは、ＲＧＢ３色でＹ表示を行ったＹ値とＹ表
示のＹ値が等しい条件、即ち

【数１０】から、 [W]_Y＝（０．３５×２３．０２＋１．０×６２．７２＋０．０６×１４．２７）／１１８．６３＝０．６０４（２５）が得られる。

【００４３】以上の手順で求めた各パラメータの関係式
をまとめると以下のようになる。ここで、出力画像信号
（ｒ−ｙ,ｇ−ｙ,ｂ−ｙ,ｙ）のγ変換処理前の線形出
力信号を（ｒ”, ｇ”, ｂ”, ｙ”）とする。

【００４４】

【数１１】得られるＸＹＺ表色値は

【数１２】で表され、（１７）式から求められる通常の三原色表示
におけるＸＹＺ表色値と同じ値が得られる。即ち、色変
換誤差を生じずにＲＧＢＹ４色表示用の画像信号を生成
することが可能となる。このため、従来の場合よりも色
割れが視認されにくい。

【００４５】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、従来の場合よりも色割れが視認されにくく、且つ構
成が簡単で実用的に十分な色再現域を得ることができ
る。このため、高品位のカラー画像を得ることができ
る。

【００４６】(第２の実施形態)図１４は、本発明におけ
る第２の実施形態の構成を示した図である。本実施形態
の時分割カラー表示装置は、単色画像表示手段１４０１
と、液晶カラーシャッタ１４０２とを備えている。本実
施形態においては、単色画像表示手段１４０１として反
射型ＬＣＤを用いた。図１５に反射型ＬＣＤの動作モー
ドであるＶ字反転モードの電圧一反射率曲線を示す。こ
の単色画像表示手段１４０１は、ＲＧＢ三原色カラー画
像入力信号に基づいて、液晶カラーシャッタ１４０２で
表示可能な透過色に対応する、ＲＧＢ三原色画像信号を
含む少なくとも４色（本実施形態においては、Ｒ色、Ｇ
色、Ｂ色の他にＹ（イエロー）色）の有彩色画像出力信
号を発生する画像信号処理回路１４０１ａを有してい
る。そして、液晶カラーシャッタ１４０２の透過色切り
換えに同期して各色の画像出力信号に応じ画像が表示さ
れる。

【００４７】また、本実施形態に係る液晶カラーシャッ
タ１４０２の構成を図１６に示す。この液晶カラーシャ
ッタ１４０２は、第１の実施形態に係る液晶カラーシャ
ッタ１０２の液晶セル２０５および液晶セル２０７を液
晶セル１６０１および液晶セル１６０２に置き換えた構
成となっている。反射型ＬＣＤへの入射偏光軸は一方向
に限定することが必要であり、このため、液晶カラーシ
ャッタ１６０２の偏光板２０１側が反射型ＬＣＤ１４０
１の表示面側を向いている構成となっている。

【００４８】本実施形態では、液晶カラーシャッタ１４
０２の液晶セル１６０１，１６０２にＡＦＬＣを用い
た。ＡＦＬＣを用いた場合の動作シーケンスは図１７に
示すようにサブフィールド期間に渡って一定電圧を保持
し、極性反転によって偏光面の回転操作が行われる。従
って、全ての透過色表示を行う本発明では、１フレーム
表示期間で交流駆動することが可能となり都合が良い。
また、ＰＩツイストセルに比べ応答速度も速いため、図
１７に示すように１フレーム期間を８サブフィールド表
示することが可能となり、色割れを一層視認させにくく
することが可能である。本実施形態の液晶カラーシャッ
タ１４０２の透過率特性を図１８に示す。図１８におい
て、符号１８００は外部照明光の一例であるＤ６５光源
のスペクトルを示し、符号１８０１、１８０２、１８０
３、１８０４は、Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色、Ｙ色の透過率特性
をそれぞれ示す。また、本実施形態に係る液晶カラーシ
ャッタ１４０２に、入射光としてＤ６５光源１８０１が
入射した場合の色再現域を図１９に示す。図１９におい
て、符号１９００は、本実施形態に係る液晶カラーシャ
ッタ１４０２に、入射光としてＤ６５光源１８０１が入
射した場合の色再現域を示し、符号１９０１、１９０
２、１９０３、１９０４は、Ｂ色、Ｇ色、Ｒ色、Ｙ色の
色度点をそれぞれ示す。また符号１９０５は目標仕様
（ＨＤＴＶのスタジオ規格）となる色再現域、符号１９
０６は従来例の色再現域を示す。

【００４９】この第２の実施形態も、第１の実施形態と
同様に、従来の場合よりも色割れが視認されにくく、且
つ構成が簡単で実用的に十分な色再現域を得ることがで
きる。このため、高品位のカラー画像を得ることができ
る。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、従来
の場合に比べ、構成が簡単で、色再現域が可及的に広く
且つ色割れ妨害が視認されにくい高品位のカラー表示が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による時分割カラー表示装置の第１の実
施形態の構成を示す図。

【図２】第１の実施形態に係る液晶カラーシャッタの構
成を示す図。

【図３】図２に示す液晶カラーシャッタを構成する光学
部材の光学配置および特性を示す図。

【図４】図２に示す液晶カラーシャッタを構成する位相
差フィルムの偏光透過率特性を示す図。

【図５】第１の実施形態に係るＢ／Ｙ分離フィルタの偏
光透過率特性を示す図。

【図６】第１の実施形態に係るＲ色吸収偏光板の偏光透
過率特性を示す図。

【図７】第１の実施形態に係るＧ色吸収偏光板の偏光透
過率特性を示す図。

【図８】第１の実施形態に係る液晶カラーシャッタの動
作と透過色の関係を示す図。

【図９】第１の実施形態に係る液晶カラーシャッタの透
過率波長特性を示す図。

【図１０】第１の実施形態の時分割カラー表示装置にお
ける色再現域及びＹ色の色度値を示す図。

【図１１】第１の実施形態の時分割カラー表示装置にお
ける表示シーケンスを示す図。

【図１２】第１の実施形態に係る画像信号処理回路の構
成および信号処理を示すブロック図。

【図１３】第１の実施形態に係る画像信号処理回路の信
号処理に用いられる係数を示した図。

【図１４】本発明による時分割カラー表示装置の第２の
実施形態の構成を示す図。

【図１５】第２の実施形態の単色画像表示手段として用
いられる反射型ＬＣＤの電圧一反射率特性を示す図。

【図１６】第２の実施形態に係る液晶カラーシャッタの
構成を示す図。

【図１７】第２の実施形態の時分割カラー表示装置の表
示シーケンスを示す図。

【図１８】第２の実施形態に係る液晶カラーシャッタの
透過率波長特性を示す図。

【図１９】第２の実施形態の時分割カラー表示装置にお
ける色再現域及びＹ色の色度値を示す図。

【図２０】従来の、液晶カラーシャッタを用いた時分割
カラー表示装置の構成を示す図。

【図２１】従来の液晶カラーシャッタの構成を示す図。

【図２２】従来の液晶カラーシャッタに用いられる偏光
板の偏光透過率特性を示す図。

【図２３】従来の液晶カラーシャッタの透過率波長特性
を示す図。

【図２４】従来の時分割カラー表示装置の色再現域及び
Ｗ色の色度値を示す図。

【符号の説明】

１０１単色画像表示装置１０１ａ画像信号処理回路１０２液晶カラーシャッタ２０１偏光板２０２位相差フィルム２０３偏光板２０４位相差フィルム２０５液晶セル２０６偏光板２０７液晶セル２０８偏光板１４０１単色画像表示装置１４０１ａ画像信号処理回路１４０２液晶カラーシャッタ

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０９Ｆ 9/00 ３１３Ｇ０９Ｆ 9/00 ３１３Ｇ０９Ｇ 3/18 Ｇ０９Ｇ 3/18 Ｆターム(参考） 2H089 HA31 QA05 SA04 TA12 TA14 TA15 TA18 2H091 FA02Y FA09X FA09Z KA02 LA03 LA15 2H093 NA41 NA51 NA61 NC43 ND17 NF28 5C006 AA21 FA21 5G435 AA04 AA18 BB02 BB12 BB16 CC09 CC12 FF05 GG12 HH01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラー画像情報を表すカラー画像入力信号
に基づいて複数色毎の表示画像に分解し、前記表示画像
を時系列的に表示する単色画像表示手段と、前記表示画像の表示に同期して、少なくとも赤、緑、
青、および黄色の透過色を選択的に切り換える、２枚の
液晶セルおよび複数枚の偏光板を有する液晶カラーシャ
ッタと、を備え、前記単色画像表示手段は前記液晶カラーシャッ
タが切り換え可能な全ての前記透過色に対し画像情報を
表示することを特徴とする時分割カラー表示装置。
【請求項２】前記単色画像表示手段は表示画面内に設け
られた各画素の発光、非発光の切り換えにより画像情報
を表示する自発光型画像表示手段であることを特徴とす
る請求項１記載の時分割カラー表示装置。
【請求項３】前記単色画像表示手段は表示画面内に設け
られた各画素の反射率を変調することにより画像情報を
表示する反射型画像表示手段であることを特徴とする請
求項１記載の時分割カラー表示装置。
【請求項４】前記液晶カラーシャッタは透過色の異なる
複数の吸収型色偏光板と複数枚の複屈折位相差フィルム
を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の時分割カラー表示装置。
【請求項５】前記単色画像表示手段は、前記カラー画像
入力信号から少なくとも赤、緑、青、黄色の有彩色画像
出力信号を発生する画像信号処理回路を備えたことを特
徴とする時分割カラー表示装置。