JP2004020747A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表示画像に応じて入力される各発光色の画素データPDに画素データ変換回路25にて所定レベルのデータを加算し、加算して得られる加算画素データPD′の入力とバックライト22での各発光色(R,G,B)の発光タイミングとを同期させてカラー表示を行う。このような加算画素データPD′に基づくカラー表示と、元の画素データPDに基づくカラー表示とを、照度計測部23にて計測される周囲の照度に基づいて、切替回路24にて切り替える。また、加算すべき所定レベルは、周囲の照度に基づいて適宜選択する。
【選択図】 図1
Description
【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。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】
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、カラーフィルタを用いた透過型のカラー液晶表示装置が使用されている。
【0004】
カラー液晶表示装置は、現在、TFT(Thin Film Transistor)などのスイッチング素子を用いたTN(Twisted Nematic)型のものが広く使用されている。このTFT駆動のTN型液晶表示装置は、STN(Super Twisted Nematic)型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%程度しかないので、高い画面輝度を得るためには高輝度のバックライトが必要になる。このため、バックライトによる消費電力が大きくなってしまう。また、カラーフィルタを用いたカラー表示であるため、1画素を3個の副画素で構成しなければならず、高精細化が困難であり、その表示色純度も十分ではない。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
【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。
【0008】
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、カラーフィルタ方式の表示装置のように反射型・半透過型としての適用が困難であり、屋内外での利用を前提とする携帯機器へ使用した場合に、屋外での視認性に問題がある。
【0009】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、屋外での視認性の向上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。
【0010】
【課題を解決するための手段】
第1発明に係る表示装置は、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表示画像に応じた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、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに加算データを加えて加算画素データを得る加算手段と、該加算手段から前記加算画素データが入力され、各発光色の発光タイミングと前記加算画素データの入力とを同期させてカラー表示を行う手段とを備えることを特徴とする。
【0011】
第1発明にあっては、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに所定レベルのデータを加算し、加算して得られる加算画素データの入力と各発光色(R,G,B)の発光タイミングとを同期させてカラー表示を行う。画面輝度を高めるために所定レベルのデータを各発光色の画素データに加算することにより、屋外等の照度が高い環境にあっても視認性は高くなる。この場合、サブフレームはR,G,Bの3色と同一であり、例えばR,G,B,W(白色)のようなサブフレームに変更する必要はなく、駆動シーケンスの変更もなく、表示用の画素データの変更のみで、視認性の向上を容易に図れる。
【0012】
第2発明に係る表示装置は、第1発明において、表示画像に応じて入力される前記画素データに基づいてカラー表示を行う場合と、前記加算手段にて得られる前記加算画素データに基づいてカラー表示を行う場合とを切り替える切替手段を備えることを特徴とする。
【0013】
第2発明にあっては、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに所定レベルのデータを加算して得られる加算画素データに基づくカラー表示と、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに基づくカラー表示とを切り替える。よって、視認性を高める必要がある場合にのみ画素データの変換を行え、十分な視認性が得られている場合には、高い色純度の表示を行える。
【0014】
第3発明に係る表示装置は、第2発明において、周囲の照度を計測する計測手段と、該計測手段の計測結果に基づいて前記切替手段での切り替えを制御する手段とを備えることを特徴とする。
【0015】
第3発明にあっては、第2発明における切り替えを周囲の照度に基づいて行う。よって、必要に応じた視認性向上と表示色純度とのバランスを容易に図れる。
【0016】
第4発明に係る表示装置は、第1または第2発明において、前記加算データとして使用される互いにレベルが異なる複数種のデータを格納する格納手段と、該格納手段に格納されている複数種のデータから1種類のデータを選択する選択手段とを備えることを特徴とする。
【0017】
第4発明にあっては、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに加算されるデータには複数種のレベルのものが存在し、それらの中の1種類のレベルのデータを選択して、入力される各発光色の画素データに加算する。よって、加算するデータのレベルを適宜選択でき、視認性の向上と表示色純度とのバランスを容易に図れる。
【0018】
第5発明に係る表示装置は、第4発明において、周囲の照度を計測する計測手段と、該計測手段の計測結果に基づいて前記選択手段での選択を制御する手段とを備えることを特徴とする。
【0019】
第5発明にあっては、第4発明における加算すべきデータのレベルの選択を周囲の照度に基づいて行う。よって、必要に応じた視認性向上と表示色純度とのバランスを容易に図れる。
【0020】
第6発明に係る表示装置は、第1〜第5発明において、前記加算データは、無彩色の略白データであることを特徴とする。
【0021】
第6発明にあっては、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに加算されるデータが無彩色の略白データである。よって、このデータ加算によっても、表示色の大幅な変化は抑えられる。
【0022】
第7発明に係る表示装置は、第1〜第6発明において、前記光源の複数の発光色の強度を制御する手段を備えることを特徴とする。
【0023】
第7発明にあっては、複数の発光色の強度を必要に応じて強くすることにより、白表示時における輝度向上も可能となり、視認性の更なる向上を図れる。
【0024】
第8発明に係る表示装置は、第1〜第7発明において、入力される前記画素データを前記加算データに応じて変換して変換画素データを得る手段を備え、前記加算手段にて前記変換画素データに前記加算データを加算するようにしたことを特徴とする。
【0025】
第8発明にあっては、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データのレベルを変換し、変換した画素データに加算データを加えて、加算後の画素データが最大階調数を超えないようにする。よって、表示の白つぶれが発生せず、視認性は高くなる。
【0026】
第9発明に係る表示装置は、第1〜第8発明において、入力される前記画素データのレベルが所定レベル以下であるか否かを検出する手段を備え、入力された前記画素データのレベルが前記所定ベル以下である場合には、前記加算手段にて前記加算データの加算を行わないようにしたことを特徴とする。
【0027】
第9発明にあっては、表示画像に応じて入力される画素データのレベルが所定レベル以下である場合、例えば画素データが黒表示である場合、データ加算を行わない。よって、白/黒コントラストが高い表示を維持して、視認性の向上を図れる。
【0028】
【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。
【0029】
図1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2はその液晶パネル及びバックライトの模式的断面図、図3は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図、並びに、図4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。
【0030】
図1において、21,22は図2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2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。
【0031】
図2及び図3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。
【0032】
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に接続されている。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。
【0033】
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間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。
【0034】
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4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赤,緑,青のLEDを夫々発光させる。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。
【0035】
この液晶パネル21と、赤,緑,青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。
【0036】
図1において、23は液晶表示装置外部の明るさ(表示部付近の照度)を計測する照度計測部であり、照度計測部23は照度の計測結果を切替回路24及び画素データ変換回路25へ出力する。切替回路24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素データPDを入力し、本発明の特徴であるデータ加算(後述するような画素データPDへのデータ加算処理)を行うことが設定されている場合には、入力した画素データPDを画素データ変換回路25へ出力し、データ加算を行うことが設定されていない場合には、入力した画素データPDをそのまま画像メモリ部30へ出力する。このデータ加算を行うか否かの切り替えは、照度計測部23からの照度の計測結果に基づいて制御される。
【0037】
画素データ変換回路25は、後述する各種の手法に従って、入力される赤,緑,青の各色における画素データPDに所定レベルのデータを加算して画素データPD′(加算画素データ)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。具体的に、画素データ変換回路25は、加算すべきデータとして使用されるレベル(階調数)が異なる複数種のデータを格納するデータ格納部26から1種類の加算データを選択し、入力される画素データPDに選択した加算データを加算することによって画素データPD′を取得し、取得した画素データPD′を画像メモリ部30へ出力する。どのレベル(階調数)の加算データを選択するかは、照度変換部25からの照度の計測結果に基づいて制御される。
【0038】
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または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またはPD′を反転させた逆画素データを生成し、データドライバ32を介して液晶パネルには、画素データPDまたはPD′と極性が異なり大きさが略等しい電圧が印加される。
【0039】
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または逆画素データに基づいて、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。
【0040】
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。パーソナルコンピュータから切替回路24へ表示用の画素データPDが入力される。照度計測部23での計測結果に基づき、周囲の照度が所定値より低い場合には、切替回路24に入力された画素データPDが画像メモリ部30へ送られる。一方、周囲の照度が所定値より高い場合、切替回路24に入力された画素データPDは画素データ変換回路25に送られて、データ加算が行われる。
【0041】
即ち、画素データ変換回路25にて、入力される画素データPDに対して、周囲の照度に基づいて選択された所定のレベル(階調分)のデータが加算され、その加算によって画素データPD′が得られる。この画素データPD′は画像メモリ部30へ送られる。但し、入力される画素データが黒表示である場合には、画素データ変換回路25においてデータ加算は行われない。なお、このデータ加算処理の具体的内容については、後に詳述する。
【0042】
画像メモリ部30は、この画素データPDまたは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またはPD′を出力する。画素データPDまたは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またはPD′は、データ反転回路36に与えられる。
【0043】
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またはPD′をそのまま通過させ、一方データ反転制御信号DCSがHレベルの場合はその逆画素データを生成し出力する。従って、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。
【0044】
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。
【0045】
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または逆画素データに基づいて、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に電圧が印加され、画素の透過光強度が制御される。
【0046】
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,青色光を順次発光させる。
【0047】
図5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5(a)はバックライト22(LED)の赤,緑,青各色の発光タイミング、図5(b)は液晶パネルの各ラインの走査タイミング、図5(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5(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夫々発光させる。
【0048】
一方、図5(b)に示すとおり、液晶パネル21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21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21の各画素の表示が略黒となり、更に液晶への直流成分の印加が防止される。
【0049】
ここで、本発明では、入力される元の赤,緑,青の3色の画素データに、必要に応じて、選択した階調数分のデータを加算して、赤,緑,青の3色の加算画素データに変換し、その加算画素データに応じた電圧を供給する。このようなデータの加算処理については以下に述べるような種々の手法が可能である。
【0050】
(第1実施の形態)
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。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、ラビング方向が平行となるようにこれらの2枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径1.4μm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、自発分極の大きさが10nC/cm2 であ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は、単安定型の特性を示し、第1の極性の電圧を印加した場合のチルト角の最大は53°、第1の極性とは逆極性の第2の極性の電圧を印加した場合のチルト角の最大は5°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で挟んで液晶パネル21とし、電圧無印加時の液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態とした。
【0051】
このようにして作製した液晶パネル21と、赤,緑,青の単色面発光スイッチングが可能なLEDアレイ7を光源としたバックライト22とを重ね合わせ、図5に示す駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。
【0052】
そのカラー表示は、図6に示すように表示画像に応じて入力される画素データに所定階調分のデータを加算した加算画素データによるカラー表示と、表示画像に応じて入力される画素データによるカラー表示とを、照度計測部23での周囲の照度の計測結果に基づいて、切り替えながら行った。本例では、入力される画素データ(図6(a))に、R(赤),G(緑),B(青)夫々255階調に対する50階調分のデータを加算した(図6(b))。
【0053】
まず、照度700ルクスの屋内において、表示を行った場合、表示画像に応じて入力される画素データに50階調分のデータを加算した加算画素データによる表示と、表示画像に応じて入力される画素データによる表示との両方において、高い視認性を実現できた。しかしながら、表示色純度は、後者の表示の方が前者の表示より高かった。
【0054】
次に、照度15000ルクスの屋外において、表示を行った場合、表示画像に応じて入力される画素データに50階調分のデータを加算した加算画素データによる表示の方が、表示画像に応じて入力される画素データによる表示に比べて、高い視認性を得ることができた。後者の表示では、視認性が低い表示しか行えなかった。
【0055】
(第2実施の形態)
第1実施の形態と同様に、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。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、ラビング方向が平行となるようにこれらの2枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径1.4μm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、自発分極の大きさが8nC/cm2 である双安定型の特性を示す強誘電性液晶物質を封入して液晶層13とした。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で挟んで液晶パネル21とし、一方の極性の電圧を印加した際の液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態とした。
【0056】
このようにして作製した液晶パネル21と、赤,緑,青の単色面発光スイッチングが可能なLEDアレイ7を光源としたバックライト22とを重ね合わせ、図5に示す駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。
【0057】
そして、表示画像に応じて入力される画素データに所定の階調分のデータを加算した加算画素データによって、カラー表示を行った。本例では、入力される画素データに、R(赤),G(緑),B(青)夫々255階調に対して、50階調分,75階調分,100階調分の夫々のデータを加算した。
【0058】
まず、照度15000ルクスの屋外において、表示を行って目視にてその視認性を評価した場合、R(赤),G(緑),B(青)夫々に75階調分のデータを加算したときが最も見やすかった。次に、照度20000ルクスの屋外において、表示を行って目視にてその視認性を評価した場合、R(赤),G(緑),B(青)夫々に100階調分のデータを加算したときが最も見やすかった。
【0059】
よって、以上の結果から、照度計測部23での周囲の照度の計測結果に基づいて加算すべき最適階調分のデータを選択し、表示画像に応じて入力される画素データにこの選択した階調分のデータを加算した加算画素データによって、カラー表示を行うことにより、視認性の向上を図れることが分かる。
【0060】
(第3実施の形態)
第1実施の形態と同様に、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。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、ラビング方向が平行となるようにこれらの2枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径1.4μm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、自発分極の大きさが15nC/cm2 である双安定型の特性を示す強誘電性液晶物質を封入して液晶層13とした。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で挟んで液晶パネル21とし、一方の極性の電圧を印加した際の液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態とした。
【0061】
このようにして作製した液晶パネル21と、赤,緑,青の単色面発光スイッチングが可能なLEDアレイ7を光源としたバックライト22とを重ね合わせ、図5に示す駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。
【0062】
そして、表示画像に応じて入力される画素データに、R(赤),G(緑),B(青)夫々255階調に対して、50階調分のデータを加算した加算画素データによって、カラー表示を行った。また、バックライト22の輝度を一時的に2倍に高めた。
【0063】
照度20000ルクスの屋外において、その表示特性を調べた結果、第2実施の形態において100階調分のデータを加算した加算画素データによる表示に比べて、視認性及び表示色純度が何れも優れていた。
【0064】
(第4実施の形態)
第1実施の形態と同様に、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。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、ラビング方向が平行となるようにこれらの2枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径1.4μm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、自発分極の大きさが15nC/cm2 であ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は、単安定型の特性を示し、第1の極性の電圧を印加した場合のチルト角の最大は58°、第1の極性とは逆極性の第2の極性の電圧を印加した場合のチルト角の最大は5°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で挟んで液晶パネル21とし、電圧無印加時の液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態とした。
【0065】
このようにして作製した液晶パネル21と、赤,緑,青の単色面発光スイッチングが可能なLEDアレイ7を光源としたバックライト22とを重ね合わせ、図5に示す駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。
【0066】
第1実施の形態と同様に、そのカラー表示は、表示画像に応じて入力される画素データに所定階調分のデータを加算した加算画素データによるカラー表示と、表示画像に応じて入力される画素データによるカラー表示とを、照度計測部23での周囲の照度の計測結果に基づいて、切り替えながら行い、加算すべきデータは、R(赤),G(緑),B(青)夫々255階調に対する50階調分のデータとした。しかしながら、本例では、図7に示すように、50階調分のデータを加算する前に、表示画像に応じて入力される画素データ(図7(a))に205/255を乗算し(図7(b))、その乗算結果に50階調分のデータを加算した加算画素データ(図7(c))によるカラー表示を行った。本例では、これによって、50階調分のデータを加算してもその加算後の画素データが最大階調数(255階調)を超えることがなく、表示の白つぶれを防止できる。
【0067】
まず、照度700ルクスの屋内において、表示を行った場合、表示画像に応じて入力される画素データに205/255を乗算して50階調分のデータを加算した加算画素データによる表示と、表示画像に応じて入力される画素データによる表示との両方において、高い視認性を実現できた。また、前者の表示では、表示の白つぶれがなくなったので、第1実施の形態の場合に比べて、表示特性が良好であった。
【0068】
次に、照度15000ルクスの屋外において、表示を行った場合、表示画像に応じて入力される画素データに205/255を乗算して50階調分のデータを加算した加算画素データによる表示の方が、表示画像に応じて入力される画素データによる表示に比べて、高い視認性を得ることができた。
【0069】
(第5実施の形態)
第1実施の形態と同様に、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。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、ラビング方向が平行となるようにこれらの2枚の基板を重ね合わせ、両者間に平均粒径1.4μm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、自発分極の大きさが15nC/cm2 である双安定型の強誘電性液晶物質を封入して液晶層13とした。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で挟んで液晶パネル21とし、一方の極性の電圧を印加した際の液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態とした。
【0070】
このようにして作製した液晶パネル21と、赤,緑,青の単色面発光スイッチングが可能なLEDアレイ7を光源としたバックライト22とを重ね合わせ、図5に示す駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。
【0071】
図8,図9は、第5実施の形態における画素データ変換の一例を示す図である。入力された画素データが黒表示であるか否かを判別し、黒表示である場合にはデータ加算を行わず、黒以外の表示の場合にデータ加算を行う。このデータ加算には2通りの手法を採用した。
【0072】
図8に示す例では、第1実施の形態と同様に、入力される黒表示を含む画素データ(図8(a))に対して、黒表示以外の画素データにR(赤),G(緑),B(青)夫々255階調に対する50階調分のデータを加算した加算画素データ(図8(b))によるカラー表示を行った。一方、図9に示す例では、第4実施の形態と同様に、50階調分のデータを加算する前に、表示画像に応じて入力される黒表示を含む画素データ(図9(a))に205/255を乗算し(図9(b))、黒表示以外の乗算結果に50階調分のデータを加算した加算画素データ(図9(c))によるカラー表示を行った。
【0073】
照度15000ルクスの屋外において、表示を行った場合、黒表示であるときにはデータを加算せず、黒以外の表示であるときには表示画像に応じて入力される画素データに50階調分のデータを加算した加算画素データによる表示と、黒表示であるときにはデータを加算せず、黒以外の表示であるときには表示画像に応じて入力される画素データに205/255を乗算して50階調分のデータを加算した加算画素データによる表示との両方において、高い視認性を実現できた。また、それらの表示は、データ画素が黒表示であるか否かによりデータ加算の有無を制御しなかった第1〜第4実施の形態での表示に比べて、視認性がより高かった。
【0074】
なお、上述した第5実施の形態では、黒表示の場合に限ってデータ加算を行わないようにしたが、黒表示だけでなく、所定階調数(所定レベル)以下の表示を検出し、検出した表示の画素データにはデータ加算を行わないようようにしても、同様の効果が得られる。このような場合には、データ加算の有無を決定する前記所定階調数(所定レベル)については、周囲の照度などの環境条件に応じて適宜選択すれば良い。
【0075】
また、上述した例では、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。
【0076】
更に、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。
【0077】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに所定レベルのデータを加算し、加算して得られる加算画素データの入力と各発光色の発光タイミングとを同期させてカラー表示を行うようにしたので、画面輝度を高めることができ、駆動シーケンスの変更を伴うことなく、屋外等の照度が高い環境にあっても視認性を高くすることができる。
【0078】
また、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに所定レベルのデータを加算して得られる加算画素データに基づくカラー表示と、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに基づくカラー表示とを切り替えるようにしたので、視認性を高める必要がある場合にのみ画素データの変換を行えて、十分な視認性が得られている場合には、高い色純度の表示を行うことができる。この切り替えを周囲の照度に基づいて行うようにしたので、必要に応じた視認性向上と表示色純度とのバランスを容易に図ることができる。
【0079】
また、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに加算されるデータには複数種のレベルのものが存在し、それらの中の1種類のレベルのデータを選択して、入力される各発光色の画素データに加算するようにしたので、加算するデータのレベルを適宜選択でき、視認性の向上と表示色純度とのバランスを容易に図ることができる。この選択を周囲の照度に基づいて行うようにしたので、必要に応じた視認性向上と表示色純度とのバランスを容易に図ることができる。
【0080】
また、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに加算されるデータを無彩色の略白データとしたので、このデータ加算によっても、大幅な表示色の変化を抑えることができる。
【0081】
また、複数の発光色の強度を必要に応じて強くするようにしたので、白表示時における輝度向上も可能となり、視認性の更なる向上を図ることができる。
【0082】
また、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データのレベルを変換し、変換した画素データに加算データを加算して、加算後の画素データが最大階調数を超えないようにするようにしたので、表示の白つぶれが発生せず、視認性を高くすることができる。
【0083】
更に、表示画像に応じて入力される画素データのレベルが所定レベル以下である場合には、データ加算を行わないようにしたので、白/黒コントラストが高い表示を維持して、視認性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。
【図2】液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。
【図3】液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図である。
【図4】LEDアレイの構成例を示す図である。
【図5】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6】本発明における画素データ変換の一例(第1〜第3実施の形態)を示す図である。
【図7】本発明における画素データ変換の他の例(第4実施の形態)を示す図である。
【図8】本発明における画素データ変換の更に他の例(第5実施の形態)を示す図である。
【図9】本発明における画素データ変換の更に他の例(第5実施の形態)を示す図である。
【符号の説明】
3 共通電極
7 LEDアレイ
21 液晶パネル
22 バックライト
23 照度計測部
24 切替回路
25 画素データ変換回路
26 データ格納部
31 制御信号発生回路
35 バックライト制御回路
Claims (9)
- 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表示画像に応じた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、表示画像に応じて入力される各発光色の画素データに加算データを加えて加算画素データを得る加算手段と、該加算手段から前記加算画素データが入力され、各発光色の発光タイミングと前記加算画素データの入力とを同期させてカラー表示を行う手段とを備えることを特徴とする表示装置。
- 表示画像に応じて入力される前記画素データに基づいてカラー表示を行う場合と、前記加算手段にて得られる前記加算画素データに基づいてカラー表示を行う場合とを切り替える切替手段を備える請求項1記載の表示装置。
- 周囲の照度を計測する計測手段と、該計測手段の計測結果に基づいて前記切替手段での切り替えを制御する手段とを備える請求項2記載の表示装置。
- 前記加算データとして使用される互いにレベルが異なる複数種のデータを格納する格納手段と、該格納手段に格納されている複数種のデータから1種類のデータを選択する選択手段とを備える請求項1または2記載の表示装置。
- 周囲の照度を計測する計測手段と、該計測手段の計測結果に基づいて前記選択手段での選択を制御する手段とを備える請求項4記載の表示装置。
- 前記加算データは、無彩色の略白データである請求項1〜5の何れかに記載の表示装置。
- 前記光源の複数の発光色の強度を制御する手段を備える請求項1〜6の何れかに記載の表示装置。
- 入力される前記画素データを前記加算データに応じて変換して変換画素データを得る手段を備え、前記加算手段にて前記変換画素データに前記加算データを加算するようにした請求項1〜7の何れかに記載の表示装置。
- 入力される前記画素データのレベルが所定レベル以下であるか否かを検出する手段を備え、入力された前記画素データのレベルが前記所定ベル以下である場合には、前記加算手段にて前記加算データの加算を行わないようにした請求項1〜8の何れかに記載の表示装置。
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