JP2005275147A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３原色フィルタと補完色フィルタとを使って撮影された画像データを広色再現範囲で表示する。
【解決手段】４色以上のＬＥＤを光源としてバックライト装置に備えるとともに、点灯させる光源のそれぞれの色に応じた表示データを全て１フレーム期間内に画素電極に書き込む制御を行う。具体的には、１フレーム期間内に、赤色表示データの書き込み、緑色表示データの書き込み、青色表示データの書き込み、深青緑色表示データの書き込みを行う。赤色表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間ではバックライト装置における赤色ＬＥＤを点灯させ、緑色表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間では緑色ＬＥＤを点灯させ、青色表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間では青色ＬＥＤを点灯させ、深青緑表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間では深青緑色ＬＥＤを点灯させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、フィールドシーケンシャル方式により表示を行う液晶表示装置に関する。

近年、ＲＧＢフィルタやそれを補色するＹｅＭａＣｙフィルタなどの３原色フィルタの他に、それらを補完する色のフィルタを使ったデジタルカメラが登場してきている。その一方で、このようなデジタルカメラで撮影された画像データを表示する液晶表示装置の発光・発色はＲＧＢのままとなっている。

これは、多色の色フィルタを使用すると、１つの画素を色数に応じて分割しなければならないため、開口率が低下し、高輝度化が難しくなることの他、ＲＧＢ以外の色を用いた配列のカラーフィルタを採用した場合には、その特定用途にしか液晶表示装置を使用できないという問題があるためである。

これに対し、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置は、バックライト装置にＲＧＢの光源を持たせ、この３原色の光源を時分割で点灯・非点灯させることで色フィルタを不要とするものである。１つの画素がＲＧＢによって３分割されないので、高開口率であり、高輝度化を図ることができる（特許文献１参照）。
特開２０００−１９９８８６号公報

しかしながら、従来のフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置においては、３原色フィルタとこれを補完する色のフィルタとを使って撮影された画像データを広色再現範囲で表示できるようにはなっていなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、３原色フィルタとこれを補完する色のフィルタとを使って撮影された画像データを広色再現範囲で表示可能な液晶表示装置を提供することにある。

第１の本発明に係る液晶表示装置は、４色以上の光源を備えたバックライト装置と、複数の走査線と複数の信号線との交差部に配置されたスイッチング素子と、スイッチング素子に接続された画素電極と、点灯させる光源のそれぞれの色に応じた表示データを信号線に供給するとともに走査線にスイッチング素子をオンさせる走査信号を供給し、点灯させる光源の色数に応じた複数色の表示データを全て１フレーム期間内に画素電極に書き込む制御を行う制御回路と、を有することを特徴とする。

本発明にあっては、４色以上の光源をバックライト装置に備えるとともに、点灯させる光源のそれぞれの色に応じた表示データを全て１フレーム期間内に画素電極に書き込ませることで、３原色フィルタとこれを補完する色のフィルタとを使って撮影された画像データを、フィールドシーケンシャル方式により広色再現範囲で表示する。

第２の本発明に係る液晶表示装置は、点灯させる光源を赤、青、緑の３色とした場合に３色分の表示データを１フレーム期間内に画素電極に書き込ませる第１表示モードと、点灯させる光源を４色以上とした場合の４色以上の表示データを１フレーム期間内に画素電極に書き込ませる第２表示モードとを切り換えることを特徴とする。

本発明にあっては、バックライト装置で点灯させる光源を３原色とした第１表示モードと、点灯させる光源を４色以上とした第２表示モードとを切り換える制御を行うことで、３原色のフィルタを用いて撮影された画像については第１表示モードで表示し、４色以上のフィルタを用いて撮影された画像については第２表示モードで表示する。

第３の本発明に係る液晶表示装置は、任意の色の表示データを書き込んだ後、次の色の表示データを書き込む前に、書き込んだ表示データの色に対応する光源を点灯させるためのブランキング期間を設けるものであって、赤、青、緑以外の光源の色に対応した表示データを表示する際に、当該表示データを書き込んだ直後のブランキング期間に色調整のための期間を挿入することを特徴とする。

本発明にあっては、ＲＧＢ以外の光源の色に対応した表示データを画素電極に書き込んだ直後の、当該光源を点灯させる垂直ブランキング期間に色調整のための期間を挿入することで、当該垂直ブランキング期間を長くし、当該垂直ブランキング期間において色調整を容易に行えるようにする。

第４の本発明に係る液晶表示装置は、前記ブランキング期間の長さを、点灯させる光源の発光特性に応じて増減させることを特徴とする。

本発明にあっては、ブランキング期間の長さを、点灯させる光源の発光特性に応じて増減させることで、点灯時間を調整し、光源の発光特性のバラツキの影響を低減する。

第５の本発明に係る液晶表示装置は、ブランキング期間の増減に際し、表示データを画素電極に書き込み始めるときの極性が色毎に反転するようにブランキング期間における極性信号のパルスの数を定めることを特徴とする。

本発明にあっては、表示データを画素電極に書き込み始めるときの極性が色毎に反転するようにブランキング期間における極性信号のパルスの数を定めることで、同一極性の表示データが長時間に渡って画素電極に書き込まれることによる画面の焼き付けを防止する。

第６の本発明に係る液晶表示装置は、表示データの書き込みが表示画面の２／３以上となった後に、当該表示データに対応する光源の点灯を開始させることを特徴とする。

本発明にあっては、表示データの書き込みが表示画面の２／３以上となった後に、当該表示データに対応する光源の点灯を開始させることで、隣接するフィールド間における混色を低減する。

本発明によれば、３原色フィルタとこれを補完する色のフィルタとを使って撮影された画像データを広色再現範囲で表示可能なフィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

［第１の実施の形態］
図１の回路ブロック図に示すように、本実施の形態における液晶表示装置は、ガラス製のアレイ基板上に画素表示部１と、走査線駆動回路２と、信号線駆動回路３を備え、アレイ基板の外部に制御回路４を備えた構成である。

画素表示部１では、走査線駆動回路２からの複数の走査線Ｇと、信号線駆動回路３からの複数の信号線Ｓとが交差するように配線される。各交差部にはスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１１と、液晶容量１２と、補助容量１３を含む画素が配置される。薄膜トランジスタ１１は例えばＭＯＳ−ＴＦＴであり、そのドレイン端子は液晶容量１２、補助容量１３、画素電極１４に接続され、ソース端子は信号線Ｓに接続され、ゲート端子は走査線Ｇに接続される。

信号線駆動回路３は各信号線Ｓに表示データを供給し、走査線駆動回路２は各走査線Ｇに走査信号を供給する。走査信号がハイレベルになると、その走査信号が供給された走査線Ｇに接続されている薄膜トランジスタ１１が全てオンとなり、その薄膜トランジスタ１１が接続されている信号線Ｓに供給されてきた表示データは、薄膜トランジスタ１１を介して画素電極１４に書き込まれる。

制御回路４は、各種の制御信号ＶＳＹＮＣ、ＨＳＹＮＣ、ＥＮＡＢ、クロック信号を走査線駆動回路２および信号線駆動回路３に出力するとともに、表示データおよび表示データの極性を定める極性信号ＰＯＬを信号線駆動回路３へ出力する。

液晶容量１２は対向電極Ｖcomに接続されており、補助容量１３は補助容量電源Ｖcsに接続されている。対向電極Ｖcom、補助容量電源Ｖcsは一定電圧、または極性信号ＰＯＬによって制御される交流電圧が印加される。

本液晶表示装置は、フィールドシーケンシャル式であり、図２に示すように、光源として４色以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）２１を備えたバックライト装置２２、導光板２３、ＬＣＤモジュール２４をこの順で配置した構成である。ＬＣＤモジュール２４は、図１を用いて説明したアレイ基板とこれに対向して配置された対向基板との間隙に液晶層を備えた構成である。

図３に示すように、バックライト装置２２には、一例として、赤、青、緑、深青の４色のＬＥＤが規則的に配置される。なお、同図では、光源を４色としたが、さらに多くの色の種類の光源を用いるようにしてもよい。

次に、本液晶表示装置の動作について説明する。図４は、第１表示モードにおけるタイミングチャートである。第１表示モードは、赤、緑、青の３原色の光源だけを用いて表示を行うモードである。

本液晶表示装置では、制御回路４により、任意の色に対応する表示データの画素電極１４への書き込みを画面全体で行った後、次の色の表示データを書き込む前に、表示データの書き込みをせず、書き込まれた表示データに対応する色の光源を点灯させる一定の垂直ブランキング期間（同図で「Ｖブランキング」と示す）を設ける制御を行う。

制御信号ＶＳＹＮＣは、垂直ブランキング期間の長さを定めるための制御信号である。垂直ブランキング期間は、ＶＳＹＮＣがローレベルの期間（Vsync Pulse）と、ローレベル期間の前に付加される一定期間（ＶＦＰ）と、ローレベル期間の後に付加される一定期間（ＶＢＰ）とにより定まる。制御信号ＨＳＹＮＣは、表示データの書き込み期間を定めるための制御信号である。

制御信号ＥＮＡＢは、パルスを出力することで走査線駆動回路２、信号線駆動回路３の動作を制御する制御信号である。ＤＡＴＡは、表示データであり、ＤＯＴＣＬＫは走査線駆動回路２、信号線駆動回路３を一定周期で動作させるためのクロック信号である。制御信号ＬＥＤＯＮは、バックライト装置２２におけるＬＥＤ２１を色別に発光させるための制御信号である。

第１表示モードでは、制御回路４により、図４に一例を示すように、赤色表示データの書き込み、垂直ブランキング期間、緑色表示データの書き込み、垂直ブランキング期間、青色表示データの書き込み、垂直ブランキング期間を繰り返す制御を行う。

赤色表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間ではバックライト装置２２における赤色ＬＥＤを点灯させることで赤色表示を行う。同様に、緑色表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間では緑色ＬＥＤを点灯させ、青色表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間では青色ＬＥＤを点灯させる。ここで、各色の表示データは、それぞれ各色のＬＥＤが発光する波長スペクトルに対応する表示信号である。

図５は、第２表示モードにおけるタイミングチャートである。第２表示モードは、４色以上の光源を用いて表示を行うモードである。ここでは、一例として赤、緑、青、深青緑の４色を用いるものとする。

第２表示モードでは、制御回路４により、図５に一例を示すように、赤色表示データの書き込み、垂直ブランキング期間、緑色表示データの書き込み、垂直ブランキング期間、青色表示データの書き込み、垂直ブランキング期間、深青緑色表示データの書き込み、垂直ブランキング期間を繰り返す制御を行う。赤色表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間では赤色ＬＥＤを点灯させることで赤色表示を行う。同様に、緑色表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間では緑色ＬＥＤを点灯させ、青色表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間では青色ＬＥＤを点灯させ、深青緑表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間では深青緑色ＬＥＤを点灯させる。なお、各制御信号については第１表示モードで説明したものと同様である。

本液晶表示装置は、制御回路４により、３原色のフィルタのみを使用して撮影された画像を表示する際には第１表示モードに切り換え、３原色のフィルタとこれを補完するフィルタとを用いて撮影された画像を表示する際には第２表示モードに切り換える制御を行う。 図６は、Ｙｘｙ表色系（ＣＩＥ １９３１表色系）色度図である。Ｙｘｙ表色系色度図は、ＣＩＥ標準表色系として各種の表色系の基礎となっているものであり、その表記には、輝度Ｙと色度座標（ｘ，ｙ）の色度図が用いられる。輝度Ｙは、同図の色度座標（ｘ，ｙ）に対して垂直方向の軸における要素であるが同図では省略する。

Ｙｘｙ表色系色度図では、全ての色は同図に示す蹄状の範囲に存在する。第１表示モードで表示される画像の色度は、赤、青、緑の３原色の画像であるので、同図のＲ，Ｇ，Ｂの３点で囲まれた三角形の範囲内に存在する。

一方、第２表示モードで表示される画像の色度は、本実施の形態の例では、赤、青、緑、深青緑の４色であるので、同図のＲ，Ｇ，Ｂ，深青緑で囲まれた四角形の範囲内に存在する。よって、第２表示モードは、第１表示モードに比べて広色再現範囲での表示が可能である。

したがって、本実施の形態によれば、４色以上の光源をバックライト装置２２に備えるとともに、点灯させる光源のそれぞれの色に応じた表示データを全て１フレーム期間内に画素電極１４に書き込ませる制御を行うことで、３原色フィルタとこれを補完する色のフィルタとを使って撮影された画像データを、フィールドシーケンシャル方式により、広色再現範囲で表示することができる。

本実施の形態によれば、３原色を光源を用いた第１表示モードと、４色以上の光源を用いた第２表示モードとを切り換える制御を行うことで、３原色フィルタを用いて撮影された画像については第１表示モードで表示し、４色以上のフィルタを用いて撮影された画像については第２表示モードにより表示する。これにより、通常のＲＧＢによる３原色フィルタで撮影された画像から４色以上のフィルタで撮影された画像まで、多様な画像を広色再現範囲で表示することができる。

なお、本実施の形態においては、赤、緑、青の以外の色として深青緑色を用いることとしたが、これに限られるものではない。他の色を用いることとしてもよいし、さらに多くの色を用いるようにしてもよい。

［第２の実施の形態］
本実施の形態における液晶表示装置の構成は、第１の実施の形態のものと基本的には同様であり、制御回路４による制御が一部異なるだけであるので、ここでは重複した説明は省略し、第１実施の形態と異なる点についてだけ説明する。

ＲＧＢの３原色に対応した光を発するＬＥＤなどの光源は、近年多くの製品に使用され発光効率も向上してきているが、３原色以外の発光スペクトルにピークをもつ光源は、未だ発光効率の低いものが多いため、表示の際には色調整が必要である。

そこで、本実施の形態の液晶表示装置は、４色以上の光源を用いて表示を行う第２表示モードでは、ＲＧＢ以外の光源の色に対応した表示データを表示する際には、制御回路４により、当該表示データを画素電極１４に書き込んだ直後の、当該光源を点灯させる垂直ブランキング期間に色調整のための期間を挿入する。これにより、当該垂直ブランキング期間が長くなり、当該光源を点灯させる時間が長くなるので、色調整を容易に行うことが可能となる。

具体的には、図７のタイミングチャートに一例を示すように、深青緑色表示データを書き込んだ直後の垂直ブランキング期間（同図でＶブランキング(2)と示す）にホワイトバランスなどの色調整のための期間を挿入する。このＶブランキング(2)は、１フレーム中における他の垂直ブランキング期間（同図でＶブランキング(1)と示す）よりも長くなる。この制御により、深青緑色の点灯時間が長くなり、ホワイトバランスなどの色調整が容易となる。

したがって、本実施の形態によれば、ＲＧＢ以外の光源の色に対応した表示データを表示する際に、制御回路４により、当該表示データを画素電極１４に書き込んだ直後の、当該光源を点灯させる垂直ブランキング期間に色調整のための期間を挿入することで、当該垂直ブランキング期間が長くなり、当該光源を点灯させる時間が長くなるので、当該垂直ブランキング期間内において色調整を容易に行うことができる。

なお、本実施の形態においては、赤、緑、青の以外の色として深青緑色を用いることとしたが、これに限られるものではない。他の色を用いることとしてもよいし、さらに多くの色を用いるようにしてもよい。いずれの場合においても、赤、緑、青の以外の色を表示する際の垂直ブランキング期間を長くすることで、上記と同様の効果を得ることがきる。

［第３の実施の形態］
本実施の形態における液晶表示装置の構成は、第１の実施の形態のものと基本的には同様であり、制御回路４による制御が一部異なるだけであるので、ここでは重複した説明は省略し、第１実施の形態と異なる点についてだけ説明する。

ＬＥＤ等の光源を複数種類使用する場合には、個々の発光特性にバラツキが大きく、電流値の可変制御だけでは所望の色調整ができない場合がある。

そこで、本実施の形態では、第１表示モードあるいは第２表示モードにおいて、制御回路４により、垂直ブランキング期間の長さを、点灯させる光源の発光特性に応じて増減させることで点灯時間を調整する。

具体的には、図８のタイミングチャートに一例を示すように、青点灯の際の垂直ブランキング期間（同図でＶブランキング(1)と示す）は、青色光源の発光特性に応じた長さとする。同様に、緑点灯の際の垂直ブランキング期間（同図でＶブランキング(2)と示す）は、緑色光源の発光特性に応じた長さとする。赤点灯の際の垂直ブランキング期間（同図でＶブランキング(3)と示す）は、赤色光源の発光特性に応じた長さとする。深青緑点灯の際の垂直ブランキング期間（同図でＶブランキング(4)と示す）は、深青緑色光源の発光特性に応じた長さとする。

本液晶表示装置では、極性信号ＰＯＬを正極と負極とで反転させて表示データの極性を正極と負極とで反転させるとともに、表示データを書き込み始めるときの極性を色毎（１フィールド毎）に反転させることで、同一極性の表示データが長時間に渡って画素電極１４に書き込まれ続けることにより、いわゆる画面への画像の焼き付きが生じることを防止する。このため、垂直ブランキング期間の増減に際しては、極性信号ＰＯＬの反転周期を考慮する必要がある。

そこで、本実施の形態では、表示データを書き込み始めるときの極性が色毎に反転するように垂直ブランキング期間における極性信号ＰＯＬのパルスの数を定める。

具体的には、図８に示すように、赤色表示データを画素電極１４に書き込み始めるときの極性信号ＰＯＬを正極とした場合には、次の緑色表示データを画素電極１４に書き込み始めるときの極性信号ＰＯＬが負極となるように、Ｖブランキング(3)における極性信号のパルスの数を定め、これによりＶブランキング(3)の長さを定める。他の色の表示データを表示する際の垂直ブランキング期間についても同様に定める。

したがって、本実施の形態によれば、垂直ブランキング期間の長さを、点灯させる光源の発光特性に応じて増減させることで、点灯時間を調整し、これによって光源に流す電流の大きさを変えることなく、光源の発光特性のバラツキの影響を低減させることができる。

本実施の形態によれば、表示データを画素電極１４に書き込み始めるときの極性が色毎に反転するように垂直ブランキング期間における極性信号のパルスの数を定めることで、色毎の極性反転周期を維持した状態で垂直ブランキング期間を増減することができる。

［第４の実施の形態］
本実施の形態における液晶表示装置の構成は、第１の実施の形態のものと基本的には同様であり、制御回路４による制御が一部異なるだけであるので、ここでは重複した説明は省略し、第１実施の形態と異なる点についてだけ説明する。

バックライト装置２２における光源を点灯させる際に、任意の色の光源を点灯させてから隣接する別の色の光源を点灯させるまでの時間が短い場合には、混色が発生し、画面においてにじみ等の表示劣化が生じる原因となる。

そこで、本実施の形態では、第１表示モードあるいは第２表示モードにおいて、制御回路４により、表示データの書き込みが表示画面の２／３以上となった後に、当該表示データに対応する光源の点灯を開始させる。

具体的には、図９にタイミングチャートの一例を示すように、赤色表示データの画素電極１４への書き込みが表示画面の２／３以上となった後に、バックライト装置２２における赤色ＬＥＤの点灯を開始させる。同様に、緑色表示データの書き込みが表示画面の２／３以上となった後に緑色ＬＥＤの点灯を開始させ、青色表示データの書き込みが表示画面の２／３以上となった後に青色ＬＥＤの点灯を開始させ、深青緑色表示データの書き込みが表示画面の２／３以上となった後に深青緑色ＬＥＤの点灯を開始させる。

したがって、本実施の形態によれば、表示データの書き込みが表示画面の２／３以上となった後に、当該表示データに対応する光源の点灯を開始させることで、隣接するフィールド間における混色を低減させることができる。

なお、これまで光源としてＬＥＤを用いるバックライト装置２２で説明を行なってきたが、これに限られるものではない。例えば光源としてFED（Field Emission Display）を用いても良い。特にカーボンナノチューブ、カーボンナノチューブアレイを用いたFEDは比較的低電圧で駆動できるバックライト装置２２が実現できる。

一実施の形態における液晶表示装置に用いられるＬＣＤモジュールの構成を示す回路ブロック図である。 上記液晶表示装置におけるＬＣＤモジュール、導光板、バックライト装置の配置順を示す斜視図である。 ４色以上のＬＥＤが配置されたバックライト装置の構成を示す正面図である。 第１表示モードにおけるタイミングチャートである。 第２表示モードにおけるタイミングチャートである。 Ｙｘｙ表色系色度図である。 ＲＧＢ以外の色を表示する際の垂直ブランキング期間に色調整のための期間を挿入したときのタイミングチャートである。 光源別に垂直ブランキング期間の長さを調節したときのタイミングチャートである。 表示データが表示画面の２／３以上書き込まれた後に光源の点灯を開始させたときのタイミングチャートである。

符号の説明

１…画素表示部
２…走査線駆動回路
３…信号線駆動回路
４…制御回路
１１…薄膜トランジスタ
１２…液晶容量
１３…補助容量
２２…バックライト装置
２３…導光板
２４…ＬＣＤモジュール

Claims (6)

1. ４色以上の光源を備えたバックライト装置と、
   複数の走査線と複数の信号線との交差部に配置されたスイッチング素子と、
   スイッチング素子に接続された画素電極と、
   点灯させる光源のそれぞれの色に応じた表示データを信号線に供給するとともに走査線にスイッチング素子をオンさせる走査信号を供給し、点灯させる光源の色数に応じた複数色の表示データを全て１フレーム期間内に画素電極に書き込む制御を行う制御回路と、
   を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 点灯させる光源を赤、青、緑の３色とした場合に３色分の表示データを１フレーム期間内に画素電極に書き込ませる第１表示モードと、点灯させる光源を４色以上とした場合の４色以上の表示データを１フレーム期間内に画素電極に書き込ませる第２表示モードとを切り換えることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 任意の色の表示データを書き込んだ後、次の色の表示データを書き込む前に、書き込んだ表示データの色に対応する光源を点灯させるためのブランキング期間を設けるとともに、
   赤、青、緑以外の光源の色に対応した表示データを表示する際に、当該表示データを書き込んだ直後のブランキング期間に色調整のための期間を挿入することを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
4. 前記ブランキング期間の長さを、点灯させる光源の発光特性に応じて増減させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記ブランキング期間の増減に際し、表示データを画素電極に書き込み始めるときの極性が色毎に反転するように前記ブランキング期間における極性信号のパルスの数を定めることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
6. 表示データの書き込みが表示画面の２／３以上となった後に、当該表示データに対応する光源の点灯を開始させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装置。
   

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