JP2007241317A

JP2007241317A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2007241317A
Application number: JP2007154416A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yoshihara; 敏明吉原; Shinji Tadaki; 進二只木; Tetsuya Makino; 哲也牧野; Hironori Shirato; 博紀白戸; Yoshinori Kiyota; 芳則清田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-05
Also published as: JP4429335B2

Abstract

【課題】多色表示と単色表示との切り替えを可能にする液晶表示装置の提供。
【解決手段】切替回路３０は、外部の装置から与えられた表示データＤＤがフルカラー表示を行うためのデータであるのか又は単色のみで表示可能なデータであるのかを判定する。そして、その判定した結果に応じて、フルカラー表示から単色表示へ又は単色表示からフルカラー表示へ夫々切り替えるための切替信号ＳＳを発生し、その発生した切替信号ＳＳを制御信号発生回路３２へ出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の色の光を時分割発光させて多色表示を行うカラー光源型の液晶表示装置に関する。

近年の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)等に代表される種々の電子機器が広く使用されるようになっている。特に、屋外でも使用可能な携帯型の電子機器の需要が高く、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。

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る。近年では、視認側に光源を備え、その光源から発せられた光線を同じく反射させるような構成のものも開発されている。また、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いため、視認性に劣るが安価であることから、電卓，時計等の単一色（例えば白／黒表示等）の表示装置として広く普及しているが、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不向きである。このため、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液晶表示装置が使用される。

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 Nematic)タイプとＴＦＴ−ＴＮ（Thin Film Transistor-Twisted 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−ＴＮ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るのでバッテリ電源を携帯する場合の使用には問題がある。また、ＴＦＴ−ＴＮタイプには応答速度、特に中間調の応答速度が遅い、視野角が狭い、カラーバランスの調整が難しい等の問題もある。

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又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単位として表示画素を構成するため、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ていない場合に比し、輝度も低下する。

このような問題を解決すべく、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液晶表示装置が提案されている（特許文献１等参照）。

この液晶表示装置は、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。このようなカラー表示方式は、一般にフィールド・シーケンシャル・カラー方式と呼ばれている。

フィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置において、液晶材料として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ＬＥＤ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。

図１０は、従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置の構成の一例を示すブロック図である。表示制御手段５１が有する画像メモリ部５２には、液晶パネル５３により表示されるべき表示データＤＤが外部の例えばパーソナルコンピュータ等から与えられる。画像メモリ部５２は、この表示データＤＤを一旦記憶した後、各画素単位のデータ（以下、画素データＰＤという）をデータドライバ５５に対して転送し、データドライバ５５はこの転送された画素データＰＤを出力する。また、表示制御手段５１はスキャンドライバ５６に対して制御信号を出力し、スキャンドライバ５６はこの制御信号に従って液晶パネル５３内に備えられた走査線のオン／オフを制御する。さらに、表示制御手段５１はバックライト５４に駆動電圧を与えてバックライト５４が有しているＬＥＤアレイを発光させる。

図１１は、このような液晶表示装置における表示制御の一例を示すタイムチャートであり、図１１（ａ）はバックライト５４の赤，緑，青各色のＬＥＤの発光タイミングを、図１１（ｂ）は液晶パネル５３の各ラインの走査タイミングを夫々示す。

図１１（ａ）に示すとおり、バックライト５４のＬＥＤを例えば１／１８０秒毎に赤，緑，青の順で順次発光させ、それと同期して液晶パネル５３の各画素をライン単位でスイッチングすることにより表示を行う。なお、１秒間に６０フレームの表示を行う場合、１フレームの期間は１／６０秒になり、この１フレームの期間を更に１／１８０秒ずつの３サブフレームに分割し、例えば図１１（ａ）に示す例では第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。

一方、図１１（ｂ）に示すとおり、液晶パネル５３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５３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５３の各画素に供給され、液晶パネル５３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。
特開平７−２８１１５０号公報

ところで、表示データが単色（例えば、白／黒，赤／黒，緑／黒，青／黒等）である場合等においては、赤，緑，青色のすべての色を発光する必要がないときがある。しかしながら、上述した従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置では、図１１から明らかなように常に赤，緑，青色のすべての色の発光が順次的に行われるため、表示データが単色である場合であっても同様にすべての色が順次的に発光されており、無駄が多く相当な電力を消費するという問題があった。

また、上述した従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置は、図１１に示したとおり、サブフレーム内で液晶素子の応答が終了しなければならないため、カラーフィルタ方式の液晶表示装置に比して液晶素子の高速応答性が要求される。しかしながら、一般に液晶素子は温度が低下するに伴って粘度が上昇するため、応答性が低下することになる。したがって、液晶パネルの温度が低下した場合、液晶素子の応答性が低下することになるため、フィールド・シーケンシャル・カラー方式での表示を行うことが困難になるという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、表示データが単色である場合には省電力化を実現し、また液晶パネルの温度が所定値以下となった場合等にも広い温度範囲での表示を実現することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る液晶表示装置は、複数の液晶画素及び該液晶画素の夫々に対応して設けられたスイッチング素子を有する透過型又は半透過型の液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置され、複数の色の光を発光する光源と、表示データに対応して前記液晶画素の光透過率を変化させるための駆動部とを備える液晶表示装置において、前記駆動部は、表示データを表示するための所定の時間の１フレームの期間を更に分割したサブフレームそれぞれの期間内に２回の走査を行う第１駆動状態と、１フレームそれぞれの期間内に２回の走査を行う第２の駆動状態とのいずれかの駆動状態をとることが可能に構成されており、前記駆動部が前記第１の駆動状態にある場合に、各サブフレームの期間において前記複数の色のうちのいずれか一色の光を発光するように前記光源を制御する第１光源制御部と、前記駆動部が前記第２の駆動状態にある場合に、１フレームの期間を発光期間として前記複数の色のうちの同一の一色以上の光を各フレームにおいて発光するように前記光源を制御する第２光源制御部と、前記第１光源制御部による制御と前記第２光源制御部による制御との切り替えを行う切替手段とを備えることを特徴とする。

第１発明に係る液晶表示装置では、第１光源制御部により光源の複数の色のうちのいずれか一色の光を各サブフレームにおいて発光することにより透過型又は半透過型の液晶パネルにて多色表示を行う制御と、第２光源制御部により１フレームの期間を発光期間として光源の複数の色のうちの同一の一色以上の光を各フレームにおいて発光することにより前記液晶パネルにて単色表示を行う制御とが切り替えられる。

第２発明に係る液晶表示装置は、複数の液晶画素及び該液晶画素の夫々に対応して設けられたスイッチング素子を有する透過型又は半透過型の液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置され、複数の色の光を発光する光源と、表示データに対応して前記液晶画素の光透過率を変化させるための駆動部とを備える液晶表示装置において、前記駆動部は、表示データを表示するための所定の時間の１フレームの期間を更に分割したサブフレームそれぞれの期間内に２回の走査を行う第１の駆動状態と、１フレームそれぞれの期間内に２回の走査を行う第２の駆動状態とのいずれかの駆動状態をとることが可能に構成されており、前記駆動部が第１の駆動状態にある場合に、各サブフレームの期間において前記複数の色のうちのいずれか一色の光を発光するように前記光源を制御する第１光源制御部と、前記駆動部が第２の駆動状態にある場合に、１フレームの期間内の１回目の走査の終了時点から２回目の走査の開始時点までの間を発光期間として前記複数の色の光のうちの同一の一色以上の光を各フレームにおいて発光するように前記光源を制御する第２光源制御部と、前記第１光源制御部による制御と前記第２光源制御部による制御との切り替えを行う切替手段とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る液晶表示装置では、第１光源制御部により光源の複数の色のうちのいずれか一色の光を各サブフレームにおいて発光することにより透過型又は半透過型の液晶パネルにて多色表示を行う制御と、第２光源制御部により各１フレームの期間内の１回目の走査の終了時点から２回目の走査の開始時点までの間を発光期間として光源の複数の色のうちの同一の一色以上の光を各フレームにおいて発光することにより前記液晶パネルにて単色表示を行う制御とが切り替えられる。

第３発明に係る液晶表示装置は、第１又は第２発明のいずれかにおいて、前記第２光源制御部は、前記第１光源制御部による制御の場合と異なる発光強度で発光するように前記光源を制御すべくなしてあることを特徴とする。

第３発明に係る液晶表示装置では、第１又は第２発明に係る液晶表示装置のいずれかにおいて、第１光源制御部による制御の際の多色表示の場合と第２光源制御部による制御の際の単色表示の場合とで光源の発光強度を異ならせる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置の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、及び図３は液晶表示装置の構成例を示す模式図である。

図１において、２１，２２は図２に断面構造が示されている透過型の液晶パネル，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。

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液晶画素電極（ピクセル電極）４０，４０…が形成されている。これら共通電極３及びピクセル電極４０には後述するデータドライバ３３及びスキャンドライバ３４等よりなる駆動部５０が接続されている。データドライバ３３は、信号線４２を介してＴＦＴ４１と接続されており、スキャンドライバ３４は、走査線４３を介してＴＦＴ４１と接続されている。ＴＦＴ４１はスキャンドライバ３４によりゲートがオン／オフ制御される。また個々のピクセル電極４０には、データドライバ３４とＴＦＴ４１の制御を介して表示データに応じた電圧が印加され、個々のピクセルの透過光強度が制御される。

ガラス基板４上のピクセル電極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の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。

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。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。

ここで、本発明に係る液晶表示装置の具体例について説明する。
まず、図２及び図３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。個々のピクセル電極４０をマトリクス状に配し、画素数が６４０×４８０で対角３．２インチのＴＦＴ基板を作製した。このような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、スピンコータにより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、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強誘電性液晶を封入して液晶層１３とした。なお、この強誘電性液晶の自発分極の大きさは６ｎＣ／ｃｍ²であった。そして、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。

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，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。

図１において、フルカラー表示又は単色表示の切り替えを行うための切替回路３０には、表示されるべき表示データＤＤが外部の例えばパーソナルコンピュータなどから与えられる。切替回路３０は、この表示データＤＤを画像メモリ部３１へ出力すると共に、その表示データＤＤがフルカラー又は単色の何れに係るデータであるかを判定し、フルカラーであると判定した場合であって直前に与えられた表示データＤＤが単色であるときにフルカラー表示から単色表示へ、又は単色であると判定した場合であって直前に与えられた表示データＤＤがフルカラーであるときに単色表示からフルカラー表示へ夫々切り替える旨を示す切替信号ＳＳを発生し、発生した切替信号ＳＳを制御信号発生回路３２へ出力する。制御信号発生回路３２は、切替信号ＳＳに応じて、異なるタイミングで同期信号ＳＹＮを発生する。

画像メモリ部３１は、この表示データＤＤを一旦記憶した後、各画素単位のデータ（以下、画素データＰＤという）を制御信号発生回路３２が発生する同期信号ＳＹＮに同期して出力する。この画像メモリ部３１から出力された画素データＰＤは、データ変換回路３７に与えられる。

データ変換回路３７は、制御信号発生回路３２から出力されるデータ変換制御信号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Ｈレベルの場合は画素データＰＤにより各画素に与えられた電圧をキャンセルするための画素データ＃ＰＤを生成し出力する。このデータ変換回路３７から出力された画素データＰＤ又は画素データ＃ＰＤはデータドライバ３３に与えられる。データドライバ３３は、ピクセル電極４０の信号線４２のオン／オフをデータ変換回路３７から出力される画素データＰＤ又は画素データ＃ＰＤに従って制御する。

制御信号発生回路３２で発生された同期信号ＳＹＮは、スキャンドライバ３４と、基準電圧発生回路３５と、バックライト制御回路及び駆動電源３６とにも与えられる。スキャンドライバ３４は、その同期信号ＳＹＮに同期してピクセル電極４０の走査線４３のオン／オフを制御する。また、基準電圧発生回路３５は、その同期信号ＳＹＮに同期して基準電圧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３３に、基準電圧ＶＲ２をスキャンドライバ３４に夫々与える。バックライト制御回路及び駆動電源３６は、その同期信号ＳＹＮに同期して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を発光させる。

このような実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置による表示動作の一例について、以下に説明する。実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置は、フルカラー表示を行う場合、図１１を参照して上述した従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートに従って動作する。また、単色表示を行う場合は、以下のように動作する。

図４は、単色表示を行う場合の実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートである。図４において、（ａ）−１はバックライト２２の各色のＬＥＤの発光タイミングの例を、（ａ）−２はバックライト２２の各色のＬＥＤの（ａ）−１とは異なる発光タイミングの例を、（ｂ）は液晶パネル２１の各ラインの走査タイミングを夫々示している。

表示データＤＤが緑色のみを表示するためのデータである場合、図４（ａ）−１に示すとおり、第２番目のサブフレームにおいてバックライト２２の緑のＬＥＤを発光させ、それと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緑／黒表示を行う。この場合、第１番目及び第３番目のサブフレームにおいてはバックライト２２の発光を行わない。

また、表示データＤＤがマゼンタ色のみを表示するためのデータである場合、図４（ａ）−２に示すとおり、第１番目，第３番目のサブフレームにおいてバックライト２２の赤，緑のＬＥＤを夫々発光させ、それと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マゼンタ／黒表示を行う。この場合、第２番目のサブフレームにおいてはバックライト２２の発光を行わない。

一方、図４（ｂ）に示すとおり、液晶パネル２１に対しては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ＰＤに応じた電圧が供給され、透過率の調整が行われる。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。

上述したようにして緑／黒表示を行った場合の消費電力は０．８Ｗであり、またマゼンタ／黒表示を行った場合の消費電力は１．３Ｗであった。
これらの結果と比較するために、上述の実施の形態１と同様にして作製された液晶パネルを備える従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置を用いて、緑／黒表示及びマゼンタ／黒表示を行った。その結果、緑／黒表示を行った場合の消費電力は１．８Ｗであり、またマゼンタ／黒表示を行った場合の消費電力も同じく１．８Ｗであった。
このように、緑／黒表示及びマゼンタ／黒表示の何れの場合においても、本発明の液晶表示装置の方が、従来の液晶表示装置に比して消費電力が低かった。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る本発明の液晶表示装置の一例は、液晶パネルの温度に基づいてフルカラー表示と単色表示とを切り替える。
図５は、実施の形態２に係る本発明の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図５において、４０は液晶パネル２１の温度を測定する温度センサを示しており、該温度センサ４０は測定した温度を示す信号ＴＳを切替回路３８へ出力する。

切替回路３８は、温度センサ４０から出力された信号ＴＳに基づいて、直前の温度と現在の温度との比較を行う。そして、直前の温度が０℃より高い場合であって現在の温度が０℃以下になったときにフルカラー表示から単色表示へ、又は直前の温度が０℃より低い場合であって現在の温度が０℃以上になったときに単色表示からフルカラー表示へ夫々切り替える旨を示す切替信号ＳＳを発生し、発生した切替信号ＳＳを制御信号発生回路３２へ出力する。

また切替回路３８は、外部の例えばパーソナルコンピュータなどから与えられた表示データＤＤを、フルカラー表示を行う場合には画像メモリ部３１へ、単色表示を行う場合には単色データ生成回路３９へ夫々出力する。

単色データ生成回路３９は、切替回路３８から出力される表示データＤＤに基づいて、白／黒表示又は緑／黒等の単色カラー表示用の表示データである単色データＭＤを生成し、生成した単色データＭＤを画像メモリ部３１へ出力する。

なお、その他の構成については実施の形態１の場合と同様であるので同一符号を付して説明を省略する。

このような実施の形態２に係る本発明の液晶表示装置による表示動作について、以下に説明する。実施の形態２に係る本発明の液晶表示装置は、フルカラー表示を行う場合、図１１を参照して上述した従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートに従って動作する。また、単色表示を行う場合は、以下のように動作する。

図６は、単色表示を行う場合の実施の形態２に係る本発明の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートである。図６において、（ａ）はバックライト２２の各色のＬＥＤの発光タイミングを、（ｂ）−１は液晶パネル２１の各ラインの走査タイミングを、（ｂ）−２は液晶パネル２１の（ｂ）−１とは異なる走査タイミングを夫々示している。

図６（ａ）に示すとおり、サブフレームを設けずに、１フレームにおいてバックライト２２の発光を行う。ここで、白／黒表示を行う場合は、赤，緑，青のＬＥＤを同時に発光させ、それと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。また例えば緑／黒表示を行う場合は、緑のＬＥＤのみを発光させ、それと同期して同じくスイッチングを行う。

一方、図６（ｂ）−１及び（ｂ）−２に示すとおり、液晶パネル２１に対しては１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）がフレームの開始タイミングと一致するようにタイミングを調整する。

このような表示動作を行うことによって、従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置の場合のようにサブフレーム内で液晶素子の応答が終了しなくても問題なく表示を行うことができるため、液晶素子の応答性が低下するような低温下においても、フルカラー表示はできないものの、良好な表示を得ることができる。

図７は、液晶パネルの透過率の温度依存性を示すグラフである。図７において、縦軸は液晶パネル２１の透過率を、横軸は液晶パネル２１の温度を夫々示しており、また（ａ）は５Ｖの駆動電圧を印加した場合におけるフルカラー表示時の前記透過率の測定結果を、（ｂ）は同じく単色表示時の前記透過率の測定結果を夫々示している。

図７の（ａ）に示すとおり、フルカラー表示時では０乃至６０℃の範囲内では良好な表示を得るために必要な透過率を得ることができたが、０℃以下では十分な透過率を得ることができなかった。一方、図７の（ｂ）に示すとおり、単色表示時では０℃以下であっても−１５℃程度までは十分な透過率を得ることができた。その結果、従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置に比し、広い温度範囲において良好な表示を得ることができた。

また、実施の形態２に係る本発明の液晶表示装置は、上述したような表示動作以外にも、図８に示すようなタイムチャートに従って表示動作を行うことができる。
図８において、（ａ）はバックライト２２の各色のＬＥＤの発光タイミングを、（ｂ）は液晶パネル２１の各ラインの走査タイミングを夫々示している。

図８（ａ）に示すとおり、サブフレームを設けずに、１フレーム内において必要な時間だけバックライト２２の発光を行う。ここで、白／黒表示を行う場合は、赤，緑，青のＬＥＤを同時に発光させ、それと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。また例えば緑／黒表示を行う場合は、緑のＬＥＤのみを発光させ、それと同期して同じくスイッチングを行う。

一方、図８（ｂ）に示すとおり、液晶パネル２１に対しては１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）の終了タイミング（最終のＬラインへのタイミング）がバックライト２２の発光時間の開始時と一致するように、また２回目の走査（データ消去走査）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）がバックライト２２の発光時間の終了時と一致するようにタイミングを調整する。

このような表示動作を行う際、従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置の場合に比べて１フレームにおけるバックライトの発光時間及び液晶パネルの光利用効率が異なるため、バックライト２２の発光強度を調整し、白表示における輝度が従来の場合と略同等（７０ｃｄ／ｍ²）になるようにした。

上述したようにして白／黒表示を行った場合の消費電力は２．１Ｗであった。この結果と比較するために、上述の実施の形態１と同様にして作製された液晶パネルを備える従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置を用いて、白／黒表示を行った。その結果、消費電力は４．８Ｗであった。
このように、本発明の液晶表示装置の方が、従来の液晶表示装置に比して消費電力が低かった。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る本発明の液晶表示装置の一例は、実施の形態１及び実施の形態２における液晶パネル２１及びバックライト２２の代わりに、後述するような液晶パネル及びフロントライトを備えている。なお、その他の構成は実施の形態１及び実施の形態２の場合と同様であり、バックライト制御回路及び駆動電源３６は、フロントライト制御回路及び駆動電源として機能する。

図９は、実施の形態３に係る本発明の液晶表示装置に使用される液晶パネル及びフロントライトの模式的断面図である。図９において、６２は公知の技術により作製された反射型の液晶パネルを示している。この液晶パネル６２の上面（表面）側には、フロントライト６１が配置されており、該フロントライト６１には、発光領域を構成する導光板８の端面に臨ませた状態で、赤，緑，青の各色を発光するＬＥＤアレイ７が備えられている。導光板８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ことによって発光領域として機能する。

このような実施の形態３に係る本発明の液晶表示装置は、フルカラー表示を行う場合、図１１を参照して上述した従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートに従って動作する。また、単色表示を行う場合は、フロントライト６１の赤，緑，青各色のＬＥＤをすべて消灯する。これにより、液晶パネル６２は、自然光のみを反射させてその反射光で画像を視認させるようにする。

このようにフロントライト６１の発光を制御することによって、従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置の場合に比し、大幅な省電力化を図ることができる。また、液晶パネル６２の温度に基づいてフルカラー表示と単色表示とを切り替える制御を行う場合は、従来に比し広い温度範囲において良好な表示を得ることが可能になる。

なお、上述したように、本発明の液晶表示装置は、実施の形態１及び実施の形態２においては透過型の液晶パネルを、実施の形態３においては反射型の液晶パネルを夫々備えているが、これらの液晶パネルの代わりに、半透過型の液晶パネルを備える構成であってもよい。
また、光源の発光色として赤，緑，青の３色を用いているが、本発明は光源の発光色数が２色以上でも同様の効果が得られることは言うまでもない。

以上詳述した如く、本実施例に記載の液晶表示装置は、光源の複数の色の光を時分割発光することにより透過型又は半透過型の液晶パネルにて多色表示を行う制御と、光源の発光時間及びタイミングを略一致させることにより前記液晶パネルにて単色表示を行う制御とを切り替えることにより、状況に応じた適切な表示を行うことが可能になる。

更に、本実施例に記載の液晶表示装置は、光源の複数の色の光を時分割発光することにより透過型又は半透過型の液晶パネルにて多色表示を行う制御と、複数の色の光のうちの少なくとも１色の光を発光することにより前記液晶パネルにて単色表示を行う制御とを切り替えることによって、状況に応じた適切な表示を行うことが可能になる。

更に、本実施例に記載の液晶表示装置は、光源の複数の色の光を時分割発光することにより反射型又は半透過型の液晶パネルにて多色表示を行う制御と、光源の複数の色の光を消灯することにより前記液晶パネルにて単色表示を行う制御とを切り替えることによって、状況に応じた適切な表示を行うことができる。

更に、本実施例に記載の液晶表示装置は、複数の色の光を時分割発光することにより多色表示を行う場合と、単色表示を行う場合とでは異なる発光強度で光源の発光を行うことによって、例えば多色表示及び単色表示の何れにおいても同等な輝度にて表示を行うこと等が可能になる。

更に、本実施例に記載の液晶表示装置は、複数色の合成による表示データを単色の表示データへ変換することにより、多色表示から単色表示に切り替わった場合に、良好な表示を得ることができる。

更に、本実施例に記載の液晶表示装置は、表示データの内容に基づいて多色表示と単色表示との切り替えを行うことによって、例えば多色表示時に単色で表示可能な表示データが発生した場合には単色表示に切り替える等の動作を実現することができるため、省電力化を図ることができる。

更に、本実施例に記載の液晶表示装置は、液晶パネルの温度を測定し、その測定結果に基づいて多色表示と単色表示との切り替えを行うことによって、通常は多色表示を行い、液晶素子の応答性が低下する低温下では単色表示に切り替える等の動作を実現することができるため、広い温度範囲において良好な表示を実現することができる。

更に、本実施例に記載の液晶表示装置は、多色表示と単色表示との切り替えが行われたことを示す切替情報を生成し、この切替情報を含む表示データを液晶パネルに表示させることによって、例えば多色表示から単色表示へと切り替わった場合に、装置の故障によるものではないことをユーザが確認することができる等、本発明は優れた効果を奏する。

実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置に使用される液晶パネル及びバックライトの模式的断面図である。実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置の構成例を示す模式図である。実施の形態１に係る本発明の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートである。実施の形態２に係る本発明の液晶表示装置の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る本発明の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートである。液晶パネルの透過率の温度依存性を示すグラフである。実施の形態２に係る本発明の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートである。実施の形態３に係る本発明の液晶表示装置に使用される液晶パネル及びフロントライトの模式的断面図である。従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置の構成の一例を示すブロック図である。従来のフィールド・シーケンシャル・カラー方式の液晶表示装置における表示制御のタイムチャートである。

符号の説明

２１液晶パネル
２２バックライト
３０切替回路
３１画像メモリ部
３２制御信号発生回路
３３データドライバ
３４スキャンドライバ
３６バックライト制御回路及び駆動電源
４０ピクセル電極

Claims

複数の液晶画素及び該液晶画素の夫々に対応して設けられたスイッチング素子を有する透過型又は半透過型の液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置され、複数の色の光を発光する光源と、表示データに対応して前記液晶画素の光透過率を変化させるための駆動部とを備える液晶表示装置において、
前記駆動部は、表示データを表示するための所定の時間の１フレームの期間を更に分割したサブフレームそれぞれの期間内に２回の走査を行う第１駆動状態と、１フレームそれぞれの期間内に２回の走査を行う第２の駆動状態とのいずれかの駆動状態をとることが可能に構成されており、
前記駆動部が前記第１の駆動状態にある場合に、各サブフレームの期間において前記複数の色のうちのいずれか一色の光を発光するように前記光源を制御する第１光源制御部と、
前記駆動部が前記第２の駆動状態にある場合に、１フレームの期間を発光期間として前記複数の色のうちの同一の一色以上の光を各フレームにおいて発光するように前記光源を制御する第２光源制御部と、
前記第１光源制御部による制御と前記第２光源制御部による制御との切り替えを行う切替手段と
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
複数の液晶画素及び該液晶画素の夫々に対応して設けられたスイッチング素子を有する透過型又は半透過型の液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置され、複数の色の光を発光する光源と、表示データに対応して前記液晶画素の光透過率を変化させるための駆動部とを備える液晶表示装置において、
前記駆動部は、表示データを表示するための所定の時間の１フレームの期間を更に分割したサブフレームそれぞれの期間内に２回の走査を行う第１の駆動状態と、１フレームそれぞれの期間内に２回の走査を行う第２の駆動状態とのいずれかの駆動状態をとることが可能に構成されており、
前記駆動部が第１の駆動状態にある場合に、各サブフレームの期間において前記複数の色のうちのいずれか一色の光を発光するように前記光源を制御する第１光源制御部と、
前記駆動部が第２の駆動状態にある場合に、１フレームの期間内の１回目の走査の終了時点から２回目の走査の開始時点までの間を発光期間として前記複数の色の光のうちの同一の一色以上の光を各フレームにおいて発光するように前記光源を制御する第２光源制御部と、
前記第１光源制御部による制御と前記第２光源制御部による制御との切り替えを行う切替手段と
を備えることを特徴とする液晶表示装置。
前記第２光源制御部は、前記第１光源制御部による制御の場合と異なる発光強度で発光するように前記光源を制御すべくなしてあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。