JP2005017492A - フィールドシーケンシャル液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色再現性が良く、しかも暗表示から明表示への切換わり及び表示色の切換わりがシャープな鮮明なカラー画像を表示することができるフィールドシーケンシャル液晶表示装置を提供する。
【解決手段】面光源からの赤、緑、青の３色の照明光の輝度比を緑＞赤＞青に設定し、１フレームＦ毎に、赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、赤色画像、青色画像の順で表示する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フィールドシーケンシャル液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィールドシーケンシャル液晶表示装置は、カラーフィルタを備えない液晶表示素子を用いてカラー画像を表示するものであり、複数の色からなる１つのカラー画像を表示するための１フレームの間に、赤、緑、青の３色の単位色画像データを順次前記液晶表示素子の各画素に書込み、その単位色画像データに対応する色の照明光を前記単位色画像データの書込みに同期させて面光源から出射させることにより、前記液晶表示素子に赤、緑、青の３色の単位色画像を順次表示させ、これらの単位色画像の各色の視覚的な混合によりフルカラー画像を表示する。
【０００３】
このフィールドシーケンシャル液晶表示装置の面光源からの赤、緑、青の３色の照明光は、白を表示するときの色バランスがよく、より良い白を表示させるために人間の眼による赤、緑、青の各色の視感度の違いに合わせて、緑＞赤＞青の輝度に設定されている。
【０００４】
また、ストライプ状カラーフィルタを備えた液晶表示素子では、赤、緑、青の３色のカラーフィルタを、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタの順に並べて設け、前記３色のカラーフィルタにそれぞれ対応する３列一組の画素列群のうち、中央の画素列から最も視感度の高い緑の着色光を出射させることにより、各画素列群の輝度分布のピークがそれぞれ画素列群の中央にくるようにし、隣り合う画素列群の一方の明表示と他方の暗表示の境界の視覚上の滑らかさを実現している。
【０００５】
従来のフィールドシーケンシャル液晶表示装置では同様に、赤、緑、青の３色の単位色画像の表示順を、赤色画像、緑色画像、青色画像の順に設定し、最も視感度の高い緑色画像を１フレームの中間で表示するようにしている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２２１７００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、赤、緑、青の３色の単位色画像を赤色画像、緑色画像、青色画像の順で表示する従来のフィールドシーケンシャル液晶表示装置は、各フレームにおける視覚上の輝度変化の立ち上がりが遅く、暗表示から明表示への切換わり及び表示色の切換わりが鈍くて、鮮明なカラー画像を表示することができない。
【０００８】
この発明は、色再現性が良く、しかも暗表示から明表示への切換わり及び表示色の切換わりがシャープな鮮明なカラー画像を表示することができるフィールドシーケンシャル液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明のフィールドシーケンシャル液晶表示装置は、複数の画素を有し、これらの画素への赤、緑、青の各色の画像データの書込みによりその色の画像データに応じた画像を表示する液晶表示素子と、前記液晶表示素子の観察側とは反対側に配置され、赤、緑、青の３色の照明光を、緑＞赤＞青の輝度比で、前記液晶表示素子に向けて選択的に出射する面光源と、複数の色からなる１つのカラー画像を表示するための１フレームの間に、赤、緑、青の３色の単位色画像データを、緑の単位色画像データ、赤と青の一方の単位色画像データ、赤と青の他方の単位色画像データの順で選択して順次前記液晶表示素子の各画素に書込み、その単位色画像データに対応する色の照明光を前記単位色画像データ書込みに同期させて前記面光源から出射させ、前記１フレーム毎に、前記液晶表示素子に赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、赤色と青色の一方の画像、赤色と青色の他方の画像の順で表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
このフィールドシーケンシャル液晶表示装置は、面光源からの赤、緑、青の３色の照明光の輝度比を緑＞赤＞青に設定しているため、人間の眼による赤、緑、青の各色の視感度の違いに対応した色再現性の良いカラー画像を表示することができる。 そして、このフィールドシーケンシャル液晶表示装置では、１フレーム毎に、最も視感度の高い緑色画像を最初に表示し、その後に赤色画像と青色画像の一方と他方を順に表示するようにしているため、各フレームにおける視覚上の輝度変化の立ち上がりを速くし、暗表示から明表示への切換わり及び表示色の切換わりがシャープな鮮明なカラー画像を表示することができる。
【００１１】
このように、この発明のフィールドシーケンシャル液晶表示装置は、面光源からの赤、緑、青の３色の照明光の輝度比を緑＞赤＞青に設定するとともに、１フレーム毎に、赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、赤色と青色の一方の画像、赤色と青色の他方の画像の順で表示することにより、色再現性が良く、しかも暗表示から明表示への切換わり及び表示色の切換わりがシャープな鮮明なカラー画像を表示することができるようにしたものである。
【００１２】
この発明のフィールドシーケンシャル液晶表示装置において、前記液晶表示素子に赤、緑、青の３色の単位色画像データを書込み、その単位色画像データに対応する色の照明光を前記面光源から出射させる表示制御手段は、１フレーム毎に、前記液晶表示素子に赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、赤色画像、青色画像の順で表示させる構成とするのが好ましい。
【００１３】
また、前記面光源からの赤、緑、青の３色の照明光の輝度比は、赤：緑：青＝４：８：１に設定するのが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施例を示すフィールドシーケンシャル液晶表示装置の分解斜視図である。
【００１５】
このフィールドシーケンシャル液晶表示装置は、図１のように、複数の画素を有し、これらの画素への赤、緑、青の各色の画像データの書込みによりその色の画像データに応じた画像を表示する液晶表示素子１と、前記液晶表示素子１の観察側とは反対側に配置された面光源６と、前記液晶表示素子１に赤、緑、青の３色の単位色画像データを書込み、その単位色画像データに対応する色の照明光を前記面光源６から出射させる表示制御手段１２とを備えている。
【００１６】
前記液晶表示素子１は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子であり、その内部構造は図示しないが、枠状のシール材を介して接合された一対の透明基板２，３のうち、一方の基板、例えば入射側基板２の観察側基板３と対向する面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の透明な画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線とが設けられ、他方の観察側基板３の前記入射側基板２と対向する面に、前記複数の画素電極とそれぞれ対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する１枚膜状の透明な対向電極が設けられ、これらの基板２，３間の前記シール材で囲まれた領域に液晶層が設けられた構成となっている。
【００１７】
なお、前記入射側基板２は、その行方向の一端縁と列方向の一端縁とに、観察側基板３の外方に張出すドライバ搭載部２ａ，２ｂを有しており、前記複数のゲート配線は、行方向のドライバ搭載部２ａに搭載されたゲート側ドライバ４に接続され、前記複数のデータ配線は、列方向のドライバ搭載部２ｂに搭載されたデータ側ドライバ５に接続され、前記対向電極は、前記シール材による基板接合部に設けられたクロス接続部と前記ドライバ搭載部２ａ，２ｂの一方または両方に形成された対向電極接続配線を介して前記ゲート側ドライバ４とデータ側ドライバ５の一方または両方の基準電位に接続されている。
【００１８】
また、この液晶表示素子１は、例えば、前記液晶層の液晶分子を一対の基板２，３間において実質的に９０°の捩れ角でツイスト配向させたＴＮ（ツイステッドネマティック）型のものであり、図では省略しているが、前記一対の基板２，３の外面に入射側偏光板と表示側偏光板とが、それぞれの透過軸を実質的に直交させるか、あるいは実質的に平行にして配置されている。
【００１９】
前記面光源６は、前記液晶表示素子１の複数の画素がマトリックス状に配列している表示エリアＡの全域に対向する面積をもったアクリル系樹脂板等の板状透明部材からなり、この透明部材の一端面に形成され、光が入射される入射端面８と、前記入射端面８から入射し、前記透明部材内を導かれた光を出射する出射面９と、前記入射端面８から透明部材内に入射した光を前記出射面９に向けて反射する反射面１０とを有する導光板７と、前記導光板７の入射端面８に対向させて配置され、前記入射端面８に向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する発光素子１１とを備えている。
【００２０】
なお、図１では省略しているが、前記導光板７の反射面１０には、その全域にわたって、前記入射端面８と平行な方向に沿う１０〜３０μｍ程度の幅の複数の溝部が５０〜１００μｍ程度のピッチで形成されており、前記入射端面８から入射した光は、前記出射面９と外気（空気層）との界面及び前記反射面１０の複数の溝部間の平坦面と外気との界面で全反射しながら導光板７内をその長さ方向に導かれ、前記反射面１０の複数の溝部と外気との界面で前記出射面９の法線に対する角度が小さくなる方向に全反射し、前記出射面９の全域から均一な輝度分布で液晶表示素子１に向かって出射する。
【００２１】
また、前記発光素子１１は、その内部構造は図示しないが、赤色光を発する赤色ＬＥＤ（発光ダイオード）と、緑色光を発する緑色ＬＥＤと、青色光を発する青色ＬＥＤとを備えた固体発光素子であり、前記赤、緑、青の３色のＬＥＤを選択的に駆動され、前記導光板７の入射端面８に向けて赤、緑、青の３色の光を選択的に出射する。
【００２２】
すなわち、前記面光源６は、前記発光素子１１から赤、緑、青の３色の照明光を選択的に出射させ、その光を前記導光板７により導いてその出射面９から前記液晶表示素子１に向けて出射する。
【００２３】
この面光源６からの赤、緑、青の３色の照明光の輝度比は、前記発光素子１１の赤、緑、青の３色のＬＥＤの駆動電流を調整することにより、緑＞赤＞青に設定されている。
【００２４】
この面光源６からの赤、緑、青の３色の照明光の輝度比は、好ましくは、赤色光の輝度のピーク波長を６４０ｎｍ、緑色光の輝度のピーク波長を５１０ｎｍ、青色光の輝度のピーク波長を４６０ｎｍとしたとき、赤：緑：青＝４：８：１である。
【００２５】
なお、この実施例では、前記面光源６の発光素子を、赤、緑、青の３色のＬＥＤを備えた固体発光素子１１としているが、前記導光板７の入射端面８に対向させて配置する発光素子は、赤、緑、青の各色の光をそれぞれ発する３本の冷陰極管でもよい。
【００２６】
また、前記表示制御手段１２は、その具体的な構成は図示しないが、前記液晶表示素子１のゲート側ドライバ４及びデータ側ドライバ５を制御する書込み制御回路と、前記面光源６の発光素子１１からの赤、緑、青の３色の光の出射を制御する照明制御回路とからなっている。
【００２７】
そして、この表示制御手段１２は、複数の色からなる１つのカラー画像を表示するための１フレームの間に、赤、緑、青の３色の単位色画像データを、緑の単位色画像データ、赤と青の一方の単位色画像データ、赤と青の他方の単位色画像データの順で選択して順次前記液晶表示素子１の各画素に書込み、その単位色画像データに対応する色の照明光を前記単位色画像データ書込みに同期させて前記面光源６から出射させ、前記１フレーム毎に、前記液晶表示素子１に赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、赤色と青色の一方の画像、赤色と青色の他方の画像の順で表示させるように構成されている。
【００２８】
図２は、前記液晶表示素子１への赤、緑、青の単位色画像データの書込み順と、前記面光源６からの赤、緑、青の照明光の出射順を示しており、図において、Ｒ書込み、Ｇ書込み、Ｂ書込みは、前記液晶表示素子１への赤、緑、青の単位色画像データの書込み期間、Ｒ出射、Ｇ出射、Ｂ出射は、前記面光源６からの赤、緑、青の照明光の出射期間である。
【００２９】
なお、この実施例では、１フレームＦを３０Ｈｚ、１フレームＦ中の３つのフィールドｆ１，ｆ２，ｆ３をそれぞれ９０Ｈｚとし、ちらつきの無い良好なカラー画像を観察させるようにしている。
【００３０】
図２のように、この実施例では、１フレームＦの第１フィールドｆ１に、緑の単位色画像データの書込み（Ｇ書込み）と緑色照明光の出射（Ｇ出射）を行ない、第２フィールドｆ２に、赤の単位色画像データの書込み（Ｒ書込み）と赤色照明光の出射（Ｒ出射）を行ない、第３フィールドｆ３に、青の単位色画像データの書込み（Ｂ書込み）と青色照明光の出射（Ｂ出射）を行なうことにより、１フレームＦ毎に、前記液晶表示素子１に赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、赤色画像、青色画像の順で表示させ、これらの単位色画像の各色の視角的な混合によりフルカラー画像を表示するようにしている。
【００３１】
このフィールドシーケンシャル液晶表示装置は、前記面光源６からの赤、緑、青の３色の照明光の輝度比を上述したように緑＞赤＞青に設定しているため、色再現性の良いカラー画像を表示することができる。
【００３２】
なお、前記面光源６からの赤、緑、青の３色の照明光の輝度比は、好ましくは、赤：緑：青＝４：８：１であり、このような輝度比とすることにより、赤、緑、青の３色の照明光の視覚的な混合により無彩色の白色が得られ、さらに色再現性の良いカラー画像を表示することができる。
【００３３】
そして、このフィールドシーケンシャル液晶表示装置では、１フレームＦ毎に、最も視感度の高い緑色画像を最初に表示し、その後に赤色画像と青色画像を順に表示するようにしているため、各フレームＦにおける視覚上の輝度変化の立ち上がりを速くし、暗表示から明表示への切換わり及び表示色の切換わりがシャープな鮮明なカラー画像を表示することができる。
【００３４】
図３は、上記実施例のフィールドシーケンシャル液晶表示装置における緑、赤、青の表示の瞬時輝度（面光源６から緑、赤、青の照明光を出射させたときの実際の輝度）と視覚上の輝度との関係を示し、図４は、赤、緑、青の３色の単位色画像を赤色画像、緑色画像、青色画像の順で表示する比較例のフィールドシーケンシャル液晶表示装置の赤、緑、青の表示の瞬時輝度と視覚上の輝度との関係を示しており、いずれの図も、第１フレームＦ１に画面全体を黒にし、第２クレーム以後の各フレームＦ２，Ｆ３…に画面全体を白にする表示を行なわせたときの、瞬時輝度と視覚上の輝度を示している。なお、図３及び図４では便宜上、図２に示した単位色画像データの書込み期間を短く短縮している。
【００３５】
図５は前記図３と図４の視覚上の輝度を比較して示しており、この図５のように、上記実施例のフィールドシーケンシャル液晶表示装置は、１フレームＦ毎に、最も視感度の高い緑色画像を最初に表示するため、白を表示する各フレームＦ２，Ｆ３…の第１フィールドｆ１（図２参照）での視覚上の輝度の立ち上がりが、比較例のフィールドシーケンシャル液晶表示装置の視覚上の輝度の立ち上がりよりも速い。
【００３６】
したがって、上記実施例のフィールドシーケンシャル液晶表示装置によれば、暗表示から明表示への切換わり及び表示色の切換わりがシャープな鮮明なカラー画像を表示することができる。
【００３７】
また、上記実施例のフィールドシーケンシャル液晶表示装置では、緑色画像を表示した後の赤色画像と青色画像の表示順を、視感度の高い順、つまり赤色画像、青色画像の順にしているため、各色の単色画像の表示の切換えにともなう視覚上の輝度変化をなだらかにし、より品質の良いカラー画像を表示することができる。
【００３８】
なお、上記実施例では、液晶表示素子１に赤、緑、青の３色の単位色画像データを書込み、その単位色画像データに対応する色の照明光を面光源６から出射させる表示制御手段１２を、１フレームＦ毎に、前記液晶表示素子１に赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、赤色画像、青色画像の順で表示させる構成としているが、前記表示制御手段１２は、前記液晶表示素子１に赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、青色画像、赤色画像の順で表示させるように構成してもよく、その場合も、色再現性が良く、しかも暗表示から明表示への切換わり及び表示色の切換わりがシャープな、鮮明なカラー画像を表示することができる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明のフィールドシーケンシャル液晶表示装置は、面光源からの赤、緑、青の３色の照明光の輝度比を緑＞赤＞青に設定するとともに、１フレーム毎に、赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、赤色と青色の一方の画像、赤色と青色の他方の画像の順で表示するようにしたものであるため、色再現性が良く、しかも暗表示から明表示への切換わり及び表示色の切換わりがシャープな、鮮明なカラー画像を表示することができる。
【００４０】
この発明のフィールドシーケンシャル液晶表示装置において、前記液晶表示素子に赤、緑、青の３色の単位色画像データを書込み、その単位色画像データに対応する色の照明光を前記面光源から出射させる表示制御手段は、１フレーム毎に、前記液晶表示素子に赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、赤色画像、青色画像の順で表示させる構成とするのが好ましく、このようにすることにより、各色の単色画像の表示の切換えにともなう視覚上の輝度変化をなだらかにし、より品質の良いカラー画像を表示することができる。
【００４１】
また、前記面光源からの赤、緑、青の３色の照明光の輝度比は、赤：緑：青＝４：８：１に設定するのが好ましく、このようにすることにより、赤、緑、青の３色の照明光を重ねた色をより無彩色の白色にし、さらに色相の良いカラー画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示すフィールドシーケンシャル液晶表示装置の分解斜視図。
【図２】前記液晶表示装置における液晶表示素子への赤、緑、青の単位色画像データの書込み順と、面光源からの赤、緑、青の照明光の出射順を示す図。
【図３】前記液晶表示装置における緑、赤、青の表示の瞬時輝度と視覚上の輝度との関係を示す図。
【図４】赤、緑、青の３色の単位色画像を赤色画像、緑色画像、青色画像の順で表示する比較例における赤、緑、青の表示の瞬時輝度と視覚上の輝度との関係を示す図。
【図５】図３と図４の視覚上の輝度の比較図。
【符号の説明】
１…液晶表示素子、６…面光源、１２…表示制御手段。

Claims (3)

1. 複数の画素を有し、これらの画素への赤、緑、青の各色の画像データの書込みによりその色の画像データに応じた画像を表示する液晶表示素子と、
   前記液晶表示素子の観察側とは反対側に配置され、赤、緑、青の３色の照明光を、緑＞赤＞青の輝度比で、前記液晶表示素子に向けて選択的に出射する面光源と、
   複数の色からなる１つのカラー画像を表示するための１フレームの間に、赤、緑、青の３色の単位色画像データを、緑の単位色画像データ、赤と青の一方の単位色画像データ、赤と青の他方の単位色画像データの順で選択して順次前記液晶表示素子の各画素に書込み、その単位色画像データに対応する色の照明光を前記単位色画像データ書込みに同期させて前記面光源から出射させ、前記１フレーム毎に、前記液晶表示素子に赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、赤色と青色の一方の画像、赤色と青色の他方の画像の順で表示させる表示制御手段とを備えたことを特徴とするフィールドシーケンシャル液晶表示装置。
2. 表示制御手段は、１フレーム毎に、液晶表示素子に赤、緑、青の３色の単位色画像を、緑色画像、赤色画像、青色画像の順で表示させることを特徴とする請求項１に記載のフィールドシーケンシャル液晶表示装置。
3. 面光源からの赤、緑、青の３色の照明光の輝度比は、赤：緑：青＝４：８：１に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフィールドシーケンシャル液晶表示装置。

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