JP2009036951A - 表示装置、表示装置の駆動方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】フィールドシーケンシャル方式におけるフリッカを抑制する。
【解決手段】表示体１０は、赤色と緑色と青色との各々の単色画像を、サブフィールドＳF毎に順次に表示する。制御装置２０は、視覚応答時間Ｔが赤色よりも短い緑色の単色画像を表示するサブフィールドＳFが、視覚応答時間Ｔが赤色よりも長い青色の単色画像を表示するサブフィールドＳFの直後に位置するように、複数の単色画像の各々をサブフィールドＳF毎に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィールドシーケンシャル方式（面順次方式）でカラー画像を表示する技術に関する。

複数色（例えば赤色，緑色および青色）の各々の単色画像を時分割で順次に表示することで観察者にカラー画像を知覚させるフィールドシーケンシャル方式の表示装置が従来から提案されている。例えば非特許文献１には、赤色の単色画像と緑色の単色画像と青色の単色画像とを以上の順番（Ｒ→Ｇ→Ｂ）で各フレーム内に表示させる技術が開示されている。非特許文献１には、フレームの前半の期間で各単色画像を表示するとともに後半の期間にて表示を停止する（黒画像を表示する）技術も開示されている。
Kazuo Sekiya, "Late-News Paper: A Simple and Practical Way to Cope With Color Breakup on Field Sequential Color LCDs", SID 06 L-4, 2006, p.1661

しかし、フィールドシーケンシャル方式の表示装置においては、複数の単色画像が順次に表示されることに起因してフリッカが発生するという問題がある。フレームの後半にて表示を停止する非特許文献１の構成においては特に画像の明滅の周波数が低下するから、観察者が知覚するフリッカは顕著となる。以上の事情に鑑みて、本発明は、フィールドシーケンシャル方式のもとでフリッカを抑制するという課題の解決をひとつの目的としている。

以上の課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、第１色と第２色と第３色とを含む複数色の各々の単色画像をサブフィールド毎に順次に表示するフィールドシーケンシャル方式の表示装置であって、視覚応答時間が第１色よりも短い第２色の単色画像を表示するサブフィールドは、視覚応答時間が第１色よりも長い第３色の単色画像を表示するサブフィールドの直後に位置する。例えば、第１色が赤色であり、第２色が緑色であり、第３色が青色である場合、第３色の単色画像を表示するサブフィールドは第１色の単色画像を表示するサブフィールドの直後に位置し、第２色の単色画像を表示するサブフィールドは第３色の単色画像を表示するサブフィールドの直後に位置する。

以上の構成によれば、第２色の単色画像を表示するサブフィールドが第３色の単色画像を表示するサブフィールドの直後に位置するから、画像の輝度の明滅の周波数が実質的に上昇する。したがって、利用者の知覚するフリッカを抑制することが可能である。なお、視覚応答時間とは、観察者の網膜に光が照射された時点から観察者の知覚する光の強度が最大値に到達する時点までの時間長を意味する。本発明に係る表示装置は、パーソナルコンピュータや携帯電話機など各種の電子機器に使用される。

本発明の好適な態様において、各単色画像は、サブフィールドの部分である表示期間内に表示され、各単色画像は、サブフィールドの部分である表示期間内に表示され、複数色のうちの一の色の単色画像を表示する表示期間は、一の色よりも視覚識別感度が高い他の色の単色画像を表示する表示期間よりも短く、一の色の単色画像の表示輝度は他の単色画像の表示輝度よりも高い。例えば、第１色が赤色であり、第２色が緑色であり、第３色が青色である場合、第１色の単色画像を表示する表示期間は、第２色の単色画像を表示する表示期間よりも短く、第１色の単色画像の表示輝度は第２色の単色画像の表示輝度よりも高い。以上の構成によれば、画像の輝度の明滅の周波数がさらに上昇するから、フリッカを有効に抑制することが可能である。

本発明の好適な態様に係る表示装置の駆動方法は、第１色と第２色と第３色とを含む複数色の各々の単色画像をサブフィールド毎に順次に表示するフィールドシーケンシャル方式の表示装置を駆動する方法であって、視覚応答時間が第１色よりも短い第２色の単色画像を表示するサブフィールドが、視覚応答時間が第１色よりも長い第３色の単色画像を表示するサブフィールドの直後に位置するように、各単色画像をサブフィールド毎に表示する。以上の方法によっても、本発明に係る表示装置と同様の作用および効果が奏される。

＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る表示装置１００の構成を示すブロック図である。表示装置１００は、フィールドシーケンシャル方式によってカラー画像を表示する。同図に示すように、表示装置１００は、表示体１０と制御装置２０とを具備する。

表示体１０は、ひとつのカラー画像を複数色（赤色，緑色，青色）に分離した単色の各画像（以下「単色画像」という）を選択的に表示する。本形態の表示体１０は、照明装置１２と液晶装置１４とで構成される。照明装置１２は、液晶装置１４の背面側に設置されて液晶装置１４を照明する。照明装置１２は、波長（色相）が相違する複数の色光を選択的に出射する。本形態の照明装置１２は、赤色光と緑色光と青色光とを個別に放射することが可能である。

液晶装置１４は、相互に対向する一対の基板の間隙に液晶を封止した表示パネルである。液晶装置１４の液晶には、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）モードなど高速に応答する液晶が好適に採用される。液晶の配向を変化させることで各画素の階調が制御される。

制御装置２０は、階調データＤに基づいて表示体１０を制御する。階調データＤは、カラー画像を構成する各画素の階調を指定するデータである。制御装置２０は、複数色（赤色，緑色，青色）の各々の単色画像が順次に表示されるように表示体１０を制御する。

図２は、表示体１０の動作（制御装置２０による制御の内容）を示す概念図である。同図のフレームＦは、ひとつのカラー画像の表示に利用される期間である。各フレームＦは、３個のサブフィールドＳF（ＳF1〜ＳF3）に区分される。各サブフィールドＳFは、書込期間ＰWと表示期間ＰDとを含む。書込期間ＰWは、液晶装置１４の各画素に印加される電圧を階調データＤに応じて設定（書込）することで液晶装置１４に画像を形成する期間である。表示期間ＰDは、直前の書込期間ＰWにて液晶装置１４に形成された画像（単色画像）を利用者に知覚され得るように実際に表示する期間である。

図２に示すように、制御装置２０は、各フレームＦにおけるサブフィールドＳF1の表示期間ＰDにて表示体１０に赤色（Ｒ）の単色画像を表示させる。さらに、制御装置２０は、サブフィールドＳF1の直後のサブフィールドＳF2の表示期間ＰDにて青色（Ｂ）の単色画像を表示体１０に表示させ、サブフィールドＳF2に後続するサブフィールドＳF3にて緑色（Ｇ）の単色画像を表示体１０に表示させる。すなわち、ひとつのフレームＦに着目すると、表示体１０には、赤色→青色→緑色の順番で各単色画像が表示される。

さらに具体的には、サブフィールドＳF1において、制御装置２０は、書込期間ＰW内に液晶装置１４の各画素の電圧を赤色の単色画像に応じて設定し、図２に示すように表示期間ＰDにて照明装置１２に赤色光（Ｒ）を放射させる。したがって、サブフィールドＳF1の表示期間ＰDにおいて利用者は赤色の単色画像を視認する。同様に、サブフィールドＳF2において、制御装置２０は、青色の単色画像を書込期間ＰWにて液晶装置１４に形成し、表示期間ＰDにて照明装置１２に青色光（Ｂ）を出射させることで青色の単色画像を表示する。サブフィールドＳF3においても同様にして緑色の単色画像が表示される。以上のようにサブフィールドＳF毎に表示される別色の単色画像を順次に視認することで、利用者は、各色が混合したカラー画像を知覚する。したがって、液晶装置１４にカラーフィルタは不要である。なお、各表示期間ＰD以外の期間においては、照明装置１２が消灯することで画像の表示は停止される。

次に、図３は、利用者による各単色画像の知覚について説明するための概念図である。同図においては、各表示期間ＰDにて各色の単色画像を視認した利用者が実際に知覚する光強度（以下「知覚光度」という）の時間的な変動が簡略的に図示されている。図３の部分(A)は赤色（Ｒ）の単色画像を視認した場合の知覚光度であり、図３の部分(B)は緑色（Ｇ）の単色画像を視認した場合の知覚光度であり、図３の部分(C)は青色（Ｂ）の単色画像を視認した場合の知覚光度である。照明装置１２による出射光の強度（表示画像の輝度）は何れの場合も同等である。

図３に示すように、利用者の網膜に光が照射され始めた時点（表示期間ＰDの始点）から知覚光度が最大値に到達するまでの時間（以下「視覚応答時間」という）Ｔは色毎に相違する。換言すると、利用者が光を知覚する速度（以下「視覚応答速度」という）Ｖは色毎に相違する。視覚応答速度Ｖは、単位時間における知覚光度の変化量（図３の各曲線の傾斜）として定義される。

さらに詳述すると、図３の部分(A)および部分(B)から理解されるように、緑色光に対する視覚応答時間Ｔは赤色光に対する視覚応答時間Ｔよりも短い。すなわち、緑色光に対する視覚応答速度Ｖは赤色光に対する視覚応答速度Ｖよりも速い。一方、図３の部分(A)および部分(C)から理解されるように、青色光に対する視覚応答時間Ｔは赤色光に対する視覚応答時間Ｔよりも長い。すなわち、青色光に対する視覚応答速度Ｖは赤色光に対する視覚応答速度Ｖよりも遅い。

また、利用者が光を知覚する感度（以下「視覚識別感度」という）も色毎に相違する。すなわち、緑色光に対する視覚識別感度は赤色光に対する視覚識別感度よりも高く、赤色光に対する視覚識別感度は青色光に対する視覚識別感度よりも高い。したがって、緑色光の知覚光度の最大値ＡGは赤色光の知覚光度の最大値ＡRよりも大きく、赤色光の知覚光度の最大値ＡRは青色光の知覚光度の最大値ＡBよりも大きい。

次に、図４および図５は、各単色画像を複数のサブフィールドＳFにわたって順次に視認したときの知覚光度の時間的な変化を示す概念図である。図４は、赤色（Ｒ）→青色（Ｂ）→緑色（Ｇ）の順番で各単色画像を表示する本形態での知覚光度を示す。一方、図５は、赤色（Ｒ）→緑色（Ｇ）→青色（Ｂ）の順番で各単色画像を表示する構成（以下「対比例」という）での知覚光度を示す。利用者による実際の知覚光度は、図４の特性Ｆ1や図５の特性Ｆ2である。なお、図４および図５における縦線の間隔Δは、赤色の単色画像の知覚光度が最大となる各時点ｔRの間隔を３等分した時間長である。

図３に示したように、緑色光に対する視覚応答時間Ｔは、赤色光に対する視覚応答時間Ｔよりも短い。したがって、図５の対比例において、サブフィールドＳF1にて表示した赤色の単色画像の知覚光度が最大となる時点ｔRと、直後のサブフィールドＳF2にて表示した緑色の単色画像の知覚光度が最大となる時点ｔGとの間隔Δ2Aは間隔Δと比較して短い。さらに、緑色光や赤色光に対する視覚識別感度は青色光に対する視覚識別感度と比較して高いから、図５の特性Ｆ2に示すように、時点ｔRと時点ｔGとの間隔内にて利用者は画像の輝度の上昇を知覚する。

また、青色光に対する視覚応答時間Ｔは、赤色光や緑色光に対する視覚応答時間Ｔよりも長い。したがって、図５の対比例において、サブフィールドＳF2にて表示した緑色の単色画像の知覚光度が最大となる時点ｔGと、直後のサブフィールドＳF3にて表示した青色の単色画像の知覚光度が最大となる時点ｔBとの間隔Δ2Bは、間隔Δと比較して長い。青色光に対する視覚識別感度は緑色光や赤色光と比較して低いから、図５の特性Ｆ2に示すように、時点ｔBの付近にて利用者は輝度の低下を知覚する。すなわち、図５の特性Ｆ2に示すように、対比例においては、フレーム周波数と同等の周波数で知覚光度が変動する。したがって、利用者の知覚するフリッカが顕著となる。

一方、本形態においては、青色の単色画像を表示するサブフィールドＳF2の直後のサブフィールドＳF3にて緑色の単色画像が表示されるから、図４に示すように、サブフィールドＳF2にて表示した青色の単色画像の知覚光度が最大となる時点ｔBと、直後のサブフィールドＳF3にて表示した緑色の単色画像の知覚光度が最大となる時点ｔGとの間隔Δ1Bは図５の間隔Δ2Bと比較して狭い。したがって、図４の特性Ｆ1に示すように、時点ｔBの付近における知覚光度の低下は対比例と比較して緩和される。また、サブフィールドＳF3にて表示した緑色の単色画像の知覚光度が最大となる時点ｔGと、直後のサブフィールドＳF1にて表示した赤色の単色画像の知覚光度が最大となる時点ｔRとの間隔Δ1Aは図５の間隔Δ2Aと比較して広い。したがって、図４の特性Ｆ1に示すように、時点ｔGと直後の時点ｔRとの間隔内にて知覚光度は低下する。

図４の特性Ｆ1から理解されるように、本形態においては、知覚光度が極大または極小となる各時点が時間軸上に分散されるから、知覚光度の変動量が対比例と比較して低減されるとともに知覚光度の変動の周波数がフレーム周波数と比較して実質的に上昇する（２倍程度となる）。したがって、利用者の知覚するフリッカが低減されるという利点がある。

＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の形態において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、以上と同じ符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図６は、表示体１０の動作を説明するための概念図である。図６に示すように、本実施形態においても第１実施形態と同様に、各色の単色画像が赤色（Ｒ）→青色（Ｂ）→緑色（Ｇ）の順番でサブフィールドＳF毎に表示体１０に表示される。ただし、本形態においては、以下に詳述するように、表示期間ＰDの時間長と単色画像の輝度とがサブフィールドＳF毎に相違する。なお、図６では書込期間ＰWの図示が省略されている。書込期間ＰWは、図２と同様に、各表示期間ＰDと重複しないように各サブフィールドＳFに設定される。

図６に示すように、赤色の単色画像を表示するサブフィールドＳF1の表示期間ＰDは、赤色よりも視覚識別感度が高い緑色の単色画像を表示するサブフィールドＳF3の表示期間ＰDと比較して短い。さらに詳述すると、サブフィールドＳF1と当該サブフィールドＳF1内の表示期間ＰDとの時間長の相対比（以下「デューティ比」という）は２０％に設定されるのに対し、サブフィールドＳF3のデューティ比は８０％に設定される。サブフィールドＳF2のデューティ比は第１実施形態と同様に５０％である。

また、各単色画像の輝度は色毎に相違する。単色画像の輝度は照明装置１２による出射光の強度（光度）に応じてサブフィールドＳF毎に制御される。さらに詳述すると、表示期間ＰDにて照明装置１２から出射する総光量（表示期間ＰDの始点から終点までにわたる強度の時間積分値）がサブフィールドＳF1〜ＳF3で等しくなるように、各表示期間ＰDにおける照明装置１２の出射光の強度が設定される。前述のように赤色の単色画像の表示期間ＰDは緑色の単色画像の表示期間ＰDよりも短いから、赤色の単色画像の表示期間ＰD（サブフィールドＳF1）における照明装置１２の出射光（赤色光）の強度は、緑色の単色画像の表示期間ＰD（サブフィールドＳF3）における照明装置１２の出射光（緑色光）の強度と比較して高い。

図７は、各色の単色画像を順次に表示した場合の知覚光度を図４や図５と同様の形式で図示する概念図である。各サブフィールドＳFにおける表示期間ＰDの時間長と単色画像の輝度とを図６のように制御することで、赤色の単色画像については、知覚光度の上昇する期間が第１実施形態と比較して短縮されるとともに知覚光度の最大値が第１実施形態と比較して上昇し、緑色の単色画像については、知覚光度の上昇する期間が第１実施形態と比較して伸長されるとともに知覚光度の最大値が第１実施形態と比較して低下する。したがって、図７の特性Ｆ3に示すように、フレーム周波数の２倍の周波数の成分が第１実施形態（図４の特性Ｆ1）と比較して優勢となり、利用者の知覚するフリッカを第１実施形態よりも効果的に抑制することが可能である。

＜Ｃ：変形例＞
以上の各形態には様々な変形を加えることができる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の例示から２以上の態様を任意に選択して組合わせてもよい。

（１）変形例１
以上の各形態においては、各フレームＦにおいて各単色画像を赤色→青色→緑色の順番に表示したが、フレームＦ内の単色画像の表示の順番は適宜に変更される。例えば、フレームＦ毎に青色→緑色→赤色の順番で各単色画像を表示する構成や、フレームＦ毎に緑色→赤色→青色の順番で各単色画像を表示する構成においても、相前後する複数のフレームに着目すれば、赤色→青色→緑色の順番で各単色画像が表示されるから、第１実施形態や第２実施形態と同様の効果が奏される。すなわち、本発明においてフレームＦの境界の位置は不問である。

（２）変形例２
第２実施形態において、視覚応答時間Ｔが長い色（すなわち視覚応答速度Ｖが遅い色）の単色画像ほど、表示期間ＰDの時間長を短くするとともに画像の表示輝度（照明装置１２からの出射光の強度）を高くする構成も採用される。例えば、赤色の単色画像の表示期間ＰD（サブフィールドＳF1）を緑色の単色画像の表示期間ＰD（サブフィールドＳF3）よりも短い時間長とする第２実施形態の構成に加えて、青色の単色画像の表示期間ＰD（サブフィールドＳF2）を赤色の単色画像の表示期間ＰD（サブフィールドＳF1）よりも短い時間長とした構成を採用する。青色の単色画像は赤色の単色画像と比較して高輝度で表示され、赤色の単色画像は緑色の単色画像と比較して高輝度で表示される。以上の構成によっても第２実施形態と同様の効果が奏される。

（３）変形例３
単色画像の色は以上の例示（赤色，緑色，青色）に限定されない。例えば、赤色や緑色や青色の単色画像に代えて（またはこれらの各色とともに）、シアンやマゼンタやイエローの単色画像を表示する構成も好適である。また、カラー画像から抽出される白色成分の単色画像を各色の単色画像とともにサブフィールドＳF毎に表示する構成や、フレームＦ内の特定のサブフィールドＳFにて黒画像を表示する構成（表示を停止する構成）も採用される。

＜Ｄ：応用例＞
次に、本発明に係る表示装置を利用した電子機器について説明する。図８ないし図１０には、以上に説明した何れかの形態に係る表示装置１００を採用した電子機器の形態が図示されている。

図８は、表示装置１００を採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、各種の画像を表示する表示装置１００と、電源スイッチ２００１やキーボード２００２が設置された本体部２０１０とを具備する。

図９は、表示装置１００を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２と、各種の画像を表示する表示装置１００とを備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、表示装置１００に表示される画面がスクロールされる。

図１０は、表示装置１００を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す斜視図である。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２と、各種の画像を表示する表示装置１００とを備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった様々な情報が表示装置１００に表示される。

なお、本発明に係る表示装置１００が適用される電子機器としては、図８から図１０に例示した機器のほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。

本発明の第１実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 表示体の動作を説明するためのタイミングチャートである。 単色画像の視認時における知覚光度の時間的な変動を示す概念図である。 知覚光度の時間的な変動を示す概念図である。 対比例における知覚光度の時間的な変動を示す概念図である。 第２実施形態における表示体の動作を説明するためのタイミングチャートである。 知覚光度の時間的な変動を示す概念図である。 本発明に係る電子機器の形態（パーソナルコンピュータ）を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の形態（携帯電話機）を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の形態（携帯情報端末）を示す斜視図である。

符号の説明

１００……表示装置、１０……表示体、１２……照明装置、１４……液晶装置、２０……制御装置、Ｆ……フレーム、ＳF（ＳF1〜ＳF3）……サブフィールド、ＰW……書込期間、ＰD……表示期間。

Claims (6)

1. 第１色と第２色と第３色とを含む複数色の各々の単色画像をサブフィールド毎に順次に表示するフィールドシーケンシャル方式の表示装置であって、
   視覚応答時間が前記第１色よりも短い前記第２色の単色画像を表示するサブフィールドは、視覚応答時間が前記第１色よりも長い前記第３色の単色画像を表示するサブフィールドの直後に位置する
   表示装置。
2. 前記第１色は赤色であり、前記第２色は緑色であり、前記第３色は青色であり、
   前記第３色の単色画像を表示するサブフィールドは前記第１色の単色画像を表示するサブフィールドの直後に位置し、前記第２色の単色画像を表示するサブフィールドは前記第３色の単色画像を表示するサブフィールドの直後に位置する
   請求項１の表示装置。
3. 前記各単色画像は、サブフィールドの部分である表示期間内に表示され、
   前記複数色のうちの一の色の単色画像を表示する表示期間は、前記一の色よりも視覚識別感度が高い他の色の単色画像を表示する表示期間よりも短く、前記一の色の単色画像の表示輝度は前記他の単色画像の表示輝度よりも高い
   請求項１の表示装置。
4. 前記第１色は赤色であり、前記第２色は緑色であり、前記第３色は青色であり、
   前記第１色の単色画像を表示する表示期間は、前記第２色の単色画像を表示する表示期間よりも短く、前記第１色の単色画像の表示輝度は前記第２色の単色画像の表示輝度よりも高い
   請求項３の表示装置。
5. 請求項１から請求項４の何れかの表示装置を具備する電子機器。
6. 第１色と第２色と第３色とを含む複数色の各々の単色画像をサブフィールド毎に順次に表示するフィールドシーケンシャル方式の表示装置を駆動する方法であって、
   視覚応答時間が前記第１色よりも短い前記第２色の単色画像を表示するサブフィールドが、視覚応答時間が前記第１色よりも長い前記第３色の単色画像を表示するサブフィールドの直後に位置するように、前記各単色画像をサブフィールド毎に表示する
   表示装置の駆動方法。
   

Images