JP2012242452A

JP2012242452A - 表示装置

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Publication number: JP2012242452A
Application number: JP2011109735A
Authority: JP
Inventors: Hajime Akimoto; 秋元　　肇; Kenta Kajiyama; 憲太梶山
Original assignee: Japan Display East Inc
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2012-12-10
Also published as: EP2525351A3; EP2525351A2; US20120293563A1; TW201301247A; CN102881258A

Abstract

【課題】カラーブレイクを生じず、かつ滑らかな動きをする映像をそのまま滑らかな動きとす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。
【解決手段】ＲＧＢ３色の光を独立に発光する光源１５０と、一画面の表示期間である１フレーム期間内の複数の時間幅であるサブフレームのそれぞれにおいて、ＲＧＢ３色の光のうちの一の主波長の光を、前記光源に連続的に発光させる発光制御部と１０２、を備え、前記発光制御部１０２は、ＲＧＢ３色の光のうちの１つの主波長であり、Ｇ色の光を、奇数番目の前記フレーム期間である奇数フレームと偶数番目の前記１フレーム期間である偶数フレームとにおいて、前記１フレーム期間内の同じ位置に配置された前記サブフレームで発光させ、Ｒ色及びＢ色の光を、前記奇数フレームと前記偶数フレームとにおいて、異なるサブフレームで発光させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関し、より詳しくは、フィールドシーケンシャル方式で表示を行う表示装置に関する。

液晶表示装置は各画素に液晶シャッタを設けると同時に、各画素にカラーフィルタを設け、後方に設けた白色バックライト光源から射出した光を液晶シャッタとカラーフィルタを選択的に透過させることによりカラー画像を表示するが、高精細化のために微細加工プロセスを必要とするという課題を有している。これはカラー化のためには、画素毎にカラーフィルタのＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色に対応する３個の画素を設けなければならないからである。

このような課題を解決するために単板カラープロジェクタ等の表示装置では、カラーフィルタ回転円盤を用いてＲＧＢの３色の照射光を順次生成し、液晶やＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）シャッタを用いた画素で射出光を変調して３色の画像を順次生成するという、所謂フィールドシーケンシャル方式が用いられているが、このフィールドシーケンシャル方式では、動画像を表示した際にＲＧＢの３色の色が分解して視認されてしまうカラーブレイクという現象が起こり得ることが知られている。

特許文献１及び２では、フィールドシーケンシャル方式で表示する表示装置において、１フレーム毎にＲＧＢ３色を異なる順序で発光させ、このカラーブレイク現象を回避する発光制御について開示している。

特開平８−２４８３８１号公報特開２００２−２２３４５３号公報米国特許第７３０４７８５号明細書特開２００８−１９７６６８号公報

一般に点滅を繰り返しながら移動する映像に対して、人間はこれを画面上を滑らかに運動するものとして認識することが知られている。これは仮現運動と称されており、アニメーション等の技術に応用されている。また人間の視覚は、Ｇ（緑）色に相当する５５０ｎｍ近傍の波長の光に最大感度を有している。

図２２には、従来の発光制御を用いて等速度でＸ方向に移動する白色の四角形を表示する場合について、各色の発光時間と画面上の位置について示す図である。この図に示されるように、ＲＧＢの３色を異なる順序で表示した場合には、人間の視覚は、映像が図２２に示したＧ色を結ぶ矢印のような運動をするものとして認識してしまう。この結果、画像の観察者は３フレーム毎に映像がぶれているものように感じ、滑らかな動きとして知覚することができない。

本発明は、上述の事情に鑑みてされたものであり、カラーブレイクを生じず、かつ滑らかな動きをする映像をそのまま滑らかな動きと知覚でき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。

本発明の表示装置は、異なる複数の主波長の光を独立に発光する光源と、一画面の表示期間である１フレーム期間内の複数の時間幅であるサブフレームのそれぞれにおいて、前記異なる複数の主波長のうちの一の主波長の光を、前記光源に連続的に発光させる発光制御部と、を備え、前記発光制御部は、前記複数の主波長のうちの１つの主波長であり、緑色の光に属する波長を有する第１主波長光を、奇数番目の前記１フレーム期間である奇数フレームと偶数番目の前記１フレーム期間である偶数フレームとにおいて、前記１フレーム期間内の同じ位置に配置された前記サブフレームで発光させ、前記複数の主波長のうちの１つの主波長であり、前記第１主波長光とは異なる主波長の光である第２主波長光を、前記奇数フレームと前記偶数フレームとにおいて、前記１フレーム期間内の異なる位置に配置された前記サブフレームで発光させる、ことを特徴とするフィールドシーケンシャル方式の表示装置である。

また、本発明の表示装置において、前記発光制御部は、前記奇数フレームの最初の前記サブフレームで、前記第２主波長光を発光させ、前記偶数フレームの最後の前記サブフレームで、同じ前記第２主波長光を発光させる、とすることができる。また、前記第２主波長光は、赤色又は青色とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記１フレーム期間は、同じ色の主波長光の前記サブフレームを複数有する、とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記１フレーム期間は、同じ色の主波長光のサブフレームを３つ以上有し、前記フレームの中央付近の前記サブフレームの長さは、前記フレームの端付近の前記サブフレームの長さより長い、とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記１フレーム期間において、青色に属する主波長のサブフレームの数は、他の色に属する主波長のサブフレームの数より少ない、とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記画素毎に前記光源からの光の透過及び遮断のいずれかを行う光学的シャッターを有する表示パネルと、前記光学的シャッターの動作を制御する表示制御部と、を更に備え、前記表示制御部は、前記フレームに割り当てられた、階調値の各ビットの輝度に対応する時間幅である各ビット時間の前後のタイミングにおいて前記光学的シャッターの動作を制御することにより、階調値に応じた輝度の表示を行う、とすることができる。

また、本発明の表示装置において、同じ主波長の光に係る前記ビット時間が３つ以上連続して配置されたサブフレームにおいて、階調値の高輝度ビットに対応する前記ビット時間は、前記サブフレームの中央付近に配置され、低輝度ビットに対応する前記ビット時間は、前記サブフレームの端付近に配置される、とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記光学的シャッターは、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ：Micro-Electro-Mechanical Systems）によるものである、とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記光学的シャッターは、液晶組成物の配向によるものである、とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記発光制御部は、前記複数の主波長のうちの１つの主波長であり、前記第１主波長光及び前記第２主波長光とは異なる主波長の光である第３主波長光を、前記奇数フレームと前記偶数フレームとにおいて、前記１フレーム期間内の同じ位置に配置された前記サブフレームで発光させる、とすることができる。

また、本発明の表示装置において、前記第３主波長光は、白色又は黄色である、とすることができる。

本発明によれば、フィールドシーケンシャル方式を用いながら、カラーブレイクの問題が生じず、なおかつ滑らかな動きをする映像をそのまま滑らかな動きとして観察者に知覚させることができる。

第１実施形態に係る画像表示装置１００のシステム構成を示す図である。図１の表示パネルの構成を示す図である。図２の画素の構成を示す図である。奇数フレーム及び偶数フレームにおける、バックライト光源のＲＧＢ各色の発光制御について示す図である。第１実施形態に係る発光制御を用いて等速度でＸ方向に移動する白色の四角形を表示する場合について、各色の発光時間と画面上の位置について示す図である。図４の発光制御を更に詳しく説明するものであり、奇数フレーム及び偶数フレームに関して各色の各階調値を示すビットに対応する発光が行われる順序について示す図である。階調値の各ビットの輝度に対応する発光時間について概略的に示す図である。黒色の背景に対して、右方向に移動するＷ色の楕円を表示した際の色分解の見え方を表した図である。第２実施形態に係る表示パネルの構成を示す図である。図９の画素の構成を示す図である。第３実施形態に係る画像表示装置の発光制御について示す図である。第４実施形態に係る画像表示装置の発光制御について示す図である。第５実施形態に係る画像表示装置の発光制御について示す図である。図１３の各色の階調値における輝度ビットを表す記号について示す表である。第６実施形態に係る画像表示装置の発光制御について示す図である。図１５の各色の階調値における輝度ビットを表す記号について示す表である。第７実施形態に係る画像表示装置の発光制御について示す図である。第８実施形態に係る画像表示装置の発光制御について示す図である。第９実施形態に係る画像表示装置の発光制御について示す図である。第１０実施形態に係る画像表示装置の発光制御について示す図である。第１１実施形態に係る画像表示装置の発光制御について示す図である。従来の発光制御を用いて等速度でＸ方向に移動する白色の四角形を表示する場合について、各色の発光時間と画面上の位置について示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１〜図６を用いて、本発明の第１実施形態について、その構成および動作を順次説明する。

図１は、第１実施形態に係る画像表示装置１００のシステム構成図である。この図１に示されるように、システム制御回路１０４はディスプレイ制御回路１０６及び発光制御回路１０２に接続され、ディスプレイ制御回路１０６はパネル制御線１０８を介して表示パネル１３０に、発光制御回路１０２はバックライト光源１５０に接続される。この画像表示装置１００のシステム制御回路１０４は表示画像に対応させた画像データと表示パネル１３０の駆動タイミングをディスプレイ制御回路１０６に送信し、表示パネル１３０の駆動に同期させてバックライト光源１５０をＲＧＢの３色のいずれかに発光させるタイミングを発光制御回路１０２に送信する。これらの信号を受けて、ディスプレイ制御回路１０６及び発光制御回路１０２はそれぞれ、表示パネル１３０及びバックライト光源１５０の駆動に必要な信号を表示パネル１３０及びバックライト光源１５０に送信する。

図２は、図１の表示パネル１３０の構成を示す図である。表示パネル１３０の表示領域には画素１３７がマトリクス上に配置されており、画素１３７には行方向に走査線１３４、列方向に信号線１３２が接続されている。走査線１３４の一端には走査線走査回路１３３が接続されており、信号線１３２の一端には信号入力回路１３１が設けられている。なお信号入力回路１３１は走査線走査回路１３３を制御し、信号入力回路１３１にはパネル制御線１０８が入力される。表示パネル１３０にパネル制御線１０８から画像データと駆動タイミングが入力されると、信号入力回路１３１は所定のタイミングで走査線走査回路１３３を制御しつつ、デジタル画像データを信号線１３２に入力する。各画素１３７は走査線１３４によって走査線走査回路１３３から動作を制御され、所定のタイミングで信号線１３２からデジタル画像データを取り込む。

図３には、図２の画素１３７の構成が示されている。画素１３７は走査線１３４にゲートが接続され、信号線１３２にドレイン／ソース端子の一端が接続されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）スイッチ１４２と、ＴＦＴスイッチ１４２のドレイン／ソース端子の他端と共通電極１４４との間に設けられた信号保持容量１４３と、信号保持容量１４３の両端に接続された光学変調素子１４１とから構成されている。走査線１３４が選択した画素１３７のＴＦＴスイッチ１４２をオン状態にすると、信号線１３２に書込まれたデジタル画像データである高電圧或いは低電圧が信号保持容量１４３に書込まれ、走査線１３４がＴＦＴスイッチ１４２をオフ状態にした後も保持される。信号保持容量１４３に書込まれた高電圧或いは低電圧は光学変調素子１４１に入力され、この電圧によって光学変調素子１４１はバックライト光源１５０に対する遮光の有無を制御する。ここで光学変調素子１４１はオンとオフを２値的に制御されるが、デジタル画像データのビット重みによってビット毎の発光期間をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調することにより、８ビットの階調表示を可能としている。なお光学変調素子１４１は、所謂ＭＥＭＳ技術を用いた光学シャッタを用いて形成されており、この詳細な構造と階調表示動作に関しては、上述の特許文献３及び特許文献４に記載されている。ここで、各画素１３７はカラーフィルタ等の色分解手段を有しておらず、本実施形態はバックライト光源１５０の発光色を順次変更することによる、所謂フィールドシーケンシャル方式によって発色を制御する。

図４は、本実施形態におけるバックライト光源１５０の奇数フレーム及び偶数フレームにおけるＲＧＢ各色の発光制御について示す図である。この図４に示されるように、発光制御回路１０２は、１／６０秒である各フレーム期間において、バックライト光源１５０にＲＧＢの３色が発光させて一画面分の表示を行うが、奇数番目のフレーム期間である奇数フレームでは、１番目のサブフレームにＲ色が発光し、３番目のサブフレームでＢ色が発光し、偶数番目のフレーム期間である偶数フレームでは、１番目のサブフレームにＢ色が発光し、３番目のサブフレームでＲ色が発光する。また、２番目のサブフレームでは常にＧ色が発光する。ここで、「サブフレーム」とは、図４に示されるように、バックライト光源１５０の各色のうち一の色が連続して発光している期間を意味する。

図５は本実施形態の発光制御を採用した場合における表示の様子を示す図である。図５では、横軸は画面上のＸ座標であり、縦軸は時間軸であり、白色で表示される四角形の映像がＸ方向に移動する様子が表されている。この図に示されるように、図４の発光制御により、各フレーム期間におけるＧ色のサブフレームの位置が変わらないため、人間の視覚感度が大きいＧ色の運動を滑らかに表示することが可能であるという特長を有すると同時に、Ｇ色の前後に発光するＲ色とＢ色がフレーム毎に入れ替わるため、動画像の前後に生じる着色を視感度の低いＭｇ（マゼンタ）色に均等化し緩和することができる。

図６は、図４の発光制御を更に詳しく説明するものであり、奇数フレーム及び偶数フレームに関して各色の各階調値を示すビットに対応する発光が行われる順序について示す図である。Ｒ−ｂｉｔ７はＲ色の８ビット信号のＭＳＢ（Most Significant Bit）を意味し、ｒ−ｂｉｔ０はＲ色のＬＳＢ（Least Significant Bit）を意味している。また大文字Ｒは対応する信号のビットが４から７の大信号であること、小文字ｒは０から３の小信号であることを判り易くするために区別したものであり、Ｇとｇ、Ｂとｂも同じ趣旨で使い分けている。ここで、この図５は発光時間を示したものではなく、発光順序を示した図であり、各ビットの発光時間は同じではない。各ビットの発光時間は、図７に示されるように、そのビットが表す値の大きさに比例し、ＬＳＢのビット０で最小であり、ＭＳＢのビット７で最大となる。この図６に示されるように、各色の中では高輝度ビットを中央に配置し、低輝度ビットをこれらの前後に配置しているが、これは各階調表示時の発光タイミングが大きく変更しないようにして、動画擬似輪郭（Dynamic Fault Contour）の発生を抑制することを目的としたものである。

図８は黒（Black）色の背景に対して、右方向に移動するＷ（白）色の楕円を表示した際の色分解の見え方を表した模式図である。黒背景に対して白色の物体を表示したのは、これが最も色分解を認識し易い画面の一つであるためである。本実施形態においては、Ｗ色の移動物体の前後にＭｇ色の輪郭が生じるが、更にＷ色の物体とＭｇ色の輪郭との間には（Ｗ＋Ｇ）の色の領域が生じる。Ｍｇ色は視認性が低く、Ｇ色は、Ｗ色と混じることによって色が認識し難くなり、しかも物体の移動方向の前後で色分解が変化しないという利点に加えて、Ｍｇ色とＷ＋Ｇの色が近接して視覚的に入り混じることにより、本実施形態は色分解がより無彩色に近く認識されるという利点を有する。

なお、本実施形態ではガラス基板上に設けられたＴＦＴ回路で構成した画素１３７を、シリコンＬＳＩ（Large Scale Integration）で構成した信号入力回路１３１と走査線走査回路１３３で駆動したが、本発明の適用はこのような構成に限られるものではなく、これらの回路要素を総て単一の絶縁透明基板上にＴＦＴで構成した場合や、画素を含めてＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板上に単結晶Ｓｉ素子で実現した場合等にも、本発明の趣旨を損なわない範囲で適用可能であることは明らかである。また本実施形態では８ビット表示としたが、本発明の趣旨を損なわない範囲で、６ビットやその他のビット数にも容易に応用が可能である。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置について説明する。なお、第２実施実施形態に係る画像表示装置の全体のシステム構成は、第１実施形態の図１に記載されたものと同様であるため、説明は省略する。

図９には、第２実施形態に係る表示パネル２３０の構成が示されている。表示パネル２３０の表示領域には画素２３７がマトリクス上に配置されており、画素２３７には行方向に走査線２３４、列方向に信号線２３２が接続されている。走査線２３４の一端には走査線走査回路２３３が接続されており、信号線２３２の一端にはアナログ信号入力回路２３１が設けられている。なおアナログ信号入力回路２３１は走査線走査回路２３３を制御し、アナログ信号入力回路２３１にはパネル制御線２０８が入力される。

表示パネル２３０にパネル制御線２０８から画像データと駆動タイミングが入力されると、アナログ信号入力回路２３１は所定のタイミングで走査線走査回路２３３を制御しつつ、アナログ画像データを信号線２３２に入力する。各画素２３７は走査線２３４によって走査線走査回路２３３から動作を制御され、所定のタイミングで信号線２３２からアナログ画像データを取り込む。

図１０には画素２３７の構成が示されている。画素２３７は走査線２３４にゲートが接続され、信号線２３２にドレイン／ソース端子の一端が接続されたＴＦＴスイッチ２４２と、ＴＦＴスイッチ２４２のドレイン／ソース端子の他端と共通電極２４４との間に設けられた液晶容量素子２４３とから構成されている。

走査線２３４が選択した画素２３７のＴＦＴスイッチ２４２をオン状態にすると、信号線２３２に書込まれたアナログ画像データである信号電圧が液晶容量素子２４３に書込まれ、走査線２３４がＴＦＴスイッチ２４２をオフ状態にした後も保持される。液晶容量素子２４３に書込まれた信号電圧によって液晶容量素子２４３はバックライト光源１５０に対する遮光量をアナログ的に制御する。なお液晶容量素子２４３によるバックライト光源１５０に対する遮光量のアナログ制御に関しては、既に一般に市販されている液晶ディスプレイの動作原理と同様であるため、ここではその詳細な説明は省略する。

ここで各画素２３７はカラーフィルタ等の色分解手段を有しておらず、第２実施形態はバックライト光源２５０の発光色を順次変更することによる、所謂フィールドシーケンシャル方式によって発色を制御する。また第２実施形態における発光制御については、図４〜図６を用いて説明した第１実施形態のものと同様のため、その説明は省略する。

本実施形態においても第１実施形態と同様に、人間の視覚感度が大きいＧ色の運動を滑らかに表示することが可能であるという特長を有すると同時に、Ｇ色の前後に発光するＲ色とＢ色がフレーム毎に入れ替わるため、動画像の前後に生じる着色を視感度の低いＭｇ色に均等化し緩和することができる。

［第３実施形態］
第３実施形態に係る画像表示装置のシステム構成、表示パネルの構成及び画素の構成は上述した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明は省略する。第３実施形態の各画素もカラーフィルタ等の色分解手段を有しておらず、本実施形態もバックライト光源の発光色を順次変更することによる、所謂フィールドシーケンシャル方式によって発色を制御する。

図１１は、第３実施形態における画像表示装置の発光制御について示す図である。図１１では、奇数フレームと偶数フレームについて、縦軸に時間をとり、バックライト光源が発光する色の発光順序が示されている。

１／６０秒である１フレーム期間内に、ＲＧＢの３色が順に２回ずつ発光するが、この際にその発光順序が、奇数フレームにおいてＲ色は１、４番目、Ｂ色は３、６番目のサブフレームに発光し、偶数フレームでは、逆にＲ色は３、６番目、Ｂ色は１、４番目のサブフレームに発光する。また、Ｇ色は常に２、５番目のサブフレームに発光するようになっている。

これにより本実施形態では、人間の視覚感度が大きいＧ色の運動を滑らかに表示することが可能であるという特長を有すると同時に、Ｇ色の前後に発光するＲ色とＢ色がフレーム毎に入れ替わるため、動画像の前後に生じる着色を視感度の低いＭｇ色に均等化し緩和することができる。

また第１実施形態では、例えばＲ色のみしか発光しない画素の点灯タイミングが１／３０秒間に１回と粗くなってしまい、フリッカとして認識され易いという問題点があるが、本第三の実施例ではこのような場合にも１／６０秒間に１回以上の点灯タイミングがあるためにフリッカとして認識されないという利点がある。

第３実施形態におけるデジタル駆動方式は、各色の発光タイミング毎に第１実施形態と同様の８ビット配列を有しており、図４における１フレームが２回繰り返すことになる他は基本的には第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

［第４実施形態］
第４実施形態に係る画像表示装置のシステム構成、表示パネルの構成及び画素の構成は上述した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明は省略する。第４実施形態の各画素もカラーフィルタ等の色分解手段を有しておらず、本実施形態もバックライト光源の発光色を順次変更することによる、所謂フィールドシーケンシャル方式によって発色を制御する。

図１２は、第４実施形態における画像表示装置の発光制御について示す図である。図１２では、奇数フレームと偶数フレームについて、縦軸に時間をとり、バックライト光源が発光する色の発光順序が示されている。

１／６０秒である１フレーム期間内に、ＲＧＢの３色が順に３回ずつ発光するが、その発光順序は、奇数フレームにおいてＲ色は１、４、７番目、Ｂ色は３、６、９番目のサブフレームに発光し、偶数フレームでは、逆にＲ色は３、６、９番目、Ｂ色は１、４、７番目のサブフレームに発光する。また、Ｇ色は常に２、５、８番目のサブフレームに発光するようになっている。

また第１実施形態では、例えばＲ色のみしか発光しない画素の点灯タイミングが１／３０秒間に１回と粗くなってしまい、フリッカとして認識され易いという問題点があるが、本第４実施形態ではこのような場合にも１／６０秒間に１回以上の点灯タイミングがあるためにフリッカとして認識されないという利点がある。

また、図１２における記号の大文字Ｒ、Ｇ、Ｂはビット４からビット７までの高輝度ビットを表示することを表しており、小文字ｒ、ｇ、ｂはビット０からビット３までの低輝度ビットを表示することを表しており、高輝度と低輝度は分けて表示される。ここで、小文字ｒ、ｇ、ｂは１フレーム内に２回表示するため、１回あたりの発光期間は１／２として輝度を調整する。つまり、各フレーム期間の中央付近に配置された各色の２回目のサブフレームは高輝度ビットのサブフレームであり、図７に示されるように、各フレーム期間の端付近に配置された各色の１、３回目の低輝度ビットのサブフレームより長くなっている。

図１１で説明した第３実施形態では１フレーム期間内に同じ色が同輝度で２回発光するため、動画像に対しては二重映りが生じ易いという課題があった。しかしながら本実施形態では高輝度ビットは１フレーム期間内に１度しか発光しないため、動画像に対する二重映りが生じ難いという長所を有する。

なおここで本実施例においては、小文字ｒ、ｇ、ｂを１フレーム内に２回表示するために１回あたりの発光期間は１／２としてそれぞれの輝度を調整するものとしたが、１回目の小文字ｒ、ｇ、ｂと、２回目の小文字ｒ、ｇ、ｂの発光期間の合計値を一定としたままで、１回目と２回目の発光輝度、即ち発光期間の割合を異ならせることも可能である。例えば１回目の発光期間を１／４としておき、２回目の発光期間を３／４とすることなどが考えられる。これによって低輝度ビットを含めた発光の、時間軸上の分散をより狭くできるため、更にまた動画像に対する画質の向上を図ることもできる。

［第５実施形態］
第５実施形態に係る画像表示装置のシステム構成、表示パネルの構成及び画素の構成は上述した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明は省略する。第５実施形態の各画素もカラーフィルタ等の色分解手段を有しておらず、本実施形態もバックライト光源の発光色を順次変更することによる、所謂フィールドシーケンシャル方式によって発色を制御する。

図１３は、第５実施形態における画像表示装置の発光制御について示す図である。図１３では、奇数フレームと偶数フレームについて、縦軸に時間をとり、バックライト光源が発光する色の発光順序が示されている。

１／６０秒である１フレーム期間内に、ＲＧＢの３色が順に３回ずつ発光するが、その発光順序は、奇数フレームにおいてＲ色は１、４、７番目、Ｂ色は３、６、９番目のサブフレームに発光し、偶数フレームでは、逆にＲ色は３、６、９番目、Ｂ色は１、４、７番目のサブフレームに発光する。また、Ｇ色は常に２、５、８番目のサブフレームに発光するようになっている。また、図１４には、図１３の各色の階調値における輝度ビットを表す記号について示されている。この図１４に示されるように、図１３中の記号のＲ、Ｇ、Ｂは、それぞれＲ色、Ｇ色及びＢ色のビット４からビット７までの高輝度ビットを示し、ｒ１、ｇ１、ｂ１は、それぞれＲ色、Ｇ色及びＢ色のビット０とビット３の低輝度ビットを示し、ｒ２、ｇ２、ｂ２は、それぞれＲ色、Ｇ色及びＢ色のビット１とビット２の低輝度ビットを示している。つまり、各フレーム期間の中央付近に配置された各色の２回目のサブフレームは高輝度ビットのサブフレームであり、図１３に示されるように、各フレーム期間の端付近に配置された各色の１、３回目の低輝度ビットのサブフレームより長くなっている。

また第１実施形態では、例えばＲ色のみしか発光しない画素の点灯タイミングが１／３０秒間に１回と粗くなってしまい、フリッカとして認識され易いという問題点があるが、本実施形態ではこのような場合にも１／６０秒間に１回以上の点灯タイミングがあるためにフリッカとして認識されないという利点がある。

図１１で説明した第３実施形態では、１フレーム期間内に同じ色が同輝度で２回発光するため、動画像に対しては二重映りが生じ易いという課題があった。しかしながら本実施形態では高輝度ビットは１フレーム期間内に１度しか発光しないため、動画像に対する二重映りが生じ難いという長所を有する。更に上述のように低輝度ビットを２つのグループに分け、更に高輝度ビットも分けてしまい、これらの３グループのデジタルデータを１フレーム期間内で分離して表示するようにすることで、本実施形態では、１フレーム期間内における画素への書込み回数の増加も回避している。

［第６実施形態］
第６実施形態に係る画像表示装置のシステム構成、表示パネルの構成及び画素の構成は上述した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明は省略する。第６実施形態の各画素もカラーフィルタ等の色分解手段を有しておらず、本実施形態もバックライト光源の発光色を順次変更することによる、所謂フィールドシーケンシャル方式によって発色を制御する。

図１５は、第６実施形態における画像表示装置の発光制御について示す図である。図１３では、奇数フレームと偶数フレームについて、縦軸に時間をとり、バックライト光源が発光する色の発光順序が示されている。

１／６０秒である１フレーム期間内に、ＲＧＢの３色が順に３回ずつ発光するが、その発光順序は、奇数フレームにおいてＲ色は１、４、６番目、Ｂ色は３、８番目のサブフレームに発光し、偶数フレームでは、逆にＲ色は３、４、８番目、Ｂ色は１、６番目のサブフレームに発光する。また、Ｇ色は常に２、５、７番目のサブフレームに発光するようになっている。また、図１６には、図１５の各色の階調値における輝度ビットを表す記号について示されている。この図１６に示されるように、図１５中の記号のＲ、Ｇは、それぞれＲ色及びＧ色のビット４からビット７までの高輝度ビットを示し、ｒ１、ｇ１は、それぞれＲ色及びＧ色のビット０とビット３の低輝度ビットを示し、ｒ２、ｇ２は、それぞれＲ色及びＧ色のビット１とビット２の低輝度ビットを示している。また、Ｂ１は、Ｂ色のビット０、３、４及び７を示し、Ｂ１は、Ｂ色のビット１、２、５及び６を示している。つまり、各フレーム期間の中央付近に配置されたＲ色及びＧ色の各色の２回目のサブフレームは高輝度ビットのサブフレームであり、図１５に示されるように、各フレーム期間の端付近に配置されたＲ色及びＧ色の各色の１、３回目の低輝度ビットのサブフレームより長くなっている。

また、第１実施形態では、例えばＲ色のみしか発光しない画素の点灯タイミングが１／３０秒間に１回と粗くなってしまい、フリッカとして認識され易いという問題点があるが、本第五の実施例ではこのような場合にも１／６０秒間に１回以上の点灯タイミングがあるためにフリッカとして認識されないという利点がある。

図１１で説明した第３実施形態では１フレーム期間内に同じ色が同輝度で２回発光するため、動画像に対しては二重映りが生じ易いという課題があった。しかしながら本実施形態では高輝度ビットは１フレーム期間内に１度しか発光しないため、動画像に対する二重映りが生じ難いという長所を有する。更に上記のようにＲ色及びＧ色を低輝度ビットと高輝度ビットに分け、更に低輝度ビットを２つのグループに分けてしまい、これらの３グループのデジタルデータを１フレーム内で分離して表示するようにすることで、本実施形態では１フレーム期間内における画素への書込み回数の増加も回避している。

また、本実施形態では、Ｂ色の発光回数をＲ色やＧ色と比較して削減している。これはＢ色の視感度が比較的低いためにフリッカや多重映りが認識されにくいためであり、これによりバックライト光源１５０の切替え回数を減らすことで、輝度向上や消費電力削減等の効果を得ることができる。

［第７実施形態］
第７実施形態に係る画像表示装置のシステム構成、表示パネルの構成及び画素の構成は上述した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明は省略する。第７実施形態の各画素もカラーフィルタ等の色分解手段を有しておらず、本実施形態もバックライト光源の発光色を順次変更することによる、所謂フィールドシーケンシャル方式によって発色を制御する。

図１７は、第７実施形態における画像表示装置の発光制御について示す図である。図１７では、奇数フレームと偶数フレームについて、縦軸に時間をとり、バックライト光源が発光する色の発光順序が示されている。この図１７に示されるように、本実施形態においては、各ビット毎にＲＧＢの３色が発光するが、奇数フレームではＲ色、Ｇ色、Ｂ色の順で、偶数フレームではＢ色、Ｇ色、Ｒ色の順で発光する。

Ｒ-ビット７はＲ色の８ビット信号のＭＳＢを意味し、r-ビット０はＲ色のＬＳＢを意味している。また大文字Ｒは対応する信号のビットが４から７の大信号であること、小文字ｒは０から３の小信号であることを判り易くするために区別したものであり、Ｇとｇ、Ｂとｂも同じ趣旨で使い分けている。図１７に示されるように、各フレーム期間の中央付近に配置された各色の４及び５回目のサブフレームは高輝度ビット７及び６を発光するサブフレームであり、各フレーム期間の端付近に配置された各色の１、２、７及び８回目の低輝度ビット０、３、２及び１のサブフレームより発光期間が長くなっている。

ここで高輝度ビットを中央に配置し、低輝度ビットをこれらの前後に配置しているが、これは各階調表示時の発光タイミングが大きく変更しないようにして、動画擬似輪郭（Dynamic Fault Contour）の発生を抑制することを目的としたものである。

これにより本実施形態では、人間の視覚感度が大きいＧ色の運動を滑らかに表示することが可能であるという特長を有すると同時に、Ｇ色の前後に発光するＲ色とＢ色が毎回入れ替わるため、動画像の前後に生じる着色を視感度の低いＭｇ色に均等化し緩和することができる。

更に本実施形態では、サブフレーム毎に各色が入れ替わることから、より色分解の発生量の低い構成となっており、また単色表示時にもフリッカの発生が殆んどないという利点がある。

［実施形態８］
第８実施形態に係る画像表示装置のシステム構成、表示パネルの構成及び画素の構成は上述した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明は省略する。第８実施形態の各画素もカラーフィルタ等の色分解手段を有しておらず、本実施形態もバックライト光源の発光色を順次変更することによる、所謂フィールドシーケンシャル方式によって発色を制御する。

図１８は、第８実施形態における画像表示装置の発光制御について示す図である。図１８では、奇数フレームと偶数フレームについて、縦軸に時間をとり、バックライト光源が発光する色の発光順序が示されている。

１／６０秒である１フレーム期間内に、ＲＧＷＢの４色が発光するが、その発光順序は、奇数フレームにおいてＲ色は１番目、Ｂ色は４番目のサブフレームに発光し、偶数フレームでは、逆にＲ色は４番目、Ｂ色は１番目のサブフレームに発光する。また、Ｇ色とＷ色は、それぞれ常に２番目と３番目のサブフレームに発光するようになっている。

これにより本実施形態では、人間の視覚感度が大きいＧ色とＷ色の運動を滑らかに表示することが可能であるという特長を有すると同時に、Ｇ色とＷ色の前後に発光するＲ色とＢ色がフレーム毎に入れ替わるため、動画像の前後に生じる着色を視感度の低いＭｇ色に均等化し緩和することができる。

また第八の実施例ではＷ色を用いているために、特に色純度の低い表示の高輝度化が可能であるという利点がある。本実施形態ではＷ色を用いたが、そのほかにＹ（黄）色やその他の色を用いることも可能である。

［第９実施形態］
第９実施形態に係る画像表示装置のシステム構成、表示パネルの構成及び画素の構成は上述した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明は省略する。第９実施形態の各画素もカラーフィルタ等の色分解手段を有しておらず、本実施形態もバックライト光源の発光色を順次変更することによる、所謂フィールドシーケンシャル方式によって発色を制御する。

図１９は、第９実施形態における画像表示装置の発光制御について示す図である。図１９では、奇数フレームと偶数フレームについて、縦軸に時間をとり、バックライト光源が発光する色の発光順序が示されている。本実施形態においては、各ビット毎にＲＧＷＢの４色が発光するが、奇数フレームではＲ色、Ｇ色、Ｗ色、Ｂ色の順で、偶数フレームではＢ色、Ｇ色、Ｗ色、Ｒ色の順で発光する。

図中、Ｒ-ビット７はＲ色の８ビット信号のＭＳＢを意味し、r-ビット０はＲ色のＬＳＢを意味している。またＲは対応する信号のビットが４から７の大信号であること、ｒは０から３の小信号であることを判り易くするために区別したものであり、Ｇとｇ、Ｂとｂ、Ｗとｗも同じ趣旨で使い分けている。図１９に示されるように、各フレーム期間の中央付近に配置された各色の４及び５回目のサブフレームは高輝度ビット７及び６を発光するサブフレームであり、各フレーム期間の端付近に配置された各色の１、２、７及び８回目の低輝度ビット０、３、２及び１のサブフレームより発光期間が長くなっている。ここで高輝度ビットを中央に配置し、低輝度ビットをこれらの前後に配置しているが、これは各階調表示時の発光タイミングが大きく変更しないようにして、動画擬似輪郭（Dynamic Fault Contour）の発生を抑制することを目的としたものである。

これにより本実施形態では、人間の視覚感度が大きいＧ色とＷ色の運動を滑らかに表示することが可能であるという特長を有すると同時に、Ｇ色とＷ色の前後に発光するＲ色とＢ色が毎回入れ替わるため、動画像の前後に生じる着色を視感度の低いＭｇ色に均等化し緩和することができる。

更に本実施形態では、サブフレーム毎に各色が入れ替わることから、より色分解の発生量の低い構成となっており、また単色表示時にもフリッカの発生が殆んどないという利点がある点は、図１７を用いて説明した第７実施形態と同様である。

［第１０実施形態］
第１０実施形態に係る画像表示装置のシステム構成、表示パネルの構成及び画素の構成は上述した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明は省略する。第１０実施形態の各画素もカラーフィルタ等の色分解手段を有しておらず、本実施形態もバックライト光源の発光色を順次変更することによる、所謂フィールドシーケンシャル方式によって発色を制御する。

図２０は、第１０実施形態における画像表示装置の発光制御について示す図である。図２０では、奇数フレームと偶数フレームについて、縦軸に時間をとり、バックライト光源が発光する色の発光順序が示されている。本実施形態においては、各ビット毎にＲＧＢの３色が発光するが、奇数フレームではＲ色、Ｇ色、Ｂ色の順で、偶数フレームではＢ色、Ｇ色、Ｒ色の順で発光する。

図中、Ｒ-ビット７はＲ色の８ビット信号のＭＳＢを意味し、r-ビット０はＲ色のＬＳＢを意味している。また、大文字Ｒは対応する信号のビットが４から７の大信号であること、小文字ｒは０から３の小信号であることを判り易くするために区別したものであり、Ｇとｇ、Ｂとｂも同じ趣旨で使い分けている。図２０に示されるように、各フレーム期間の中央付近に配置された各色の４及び５回目のサブフレームは高輝度ビット７及び６を発光するサブフレームであり、各フレーム期間の端付近に配置された各色の１、２、７及び８回目の低輝度ビット０、３、２及び１のサブフレームより発光期間が長くなっている。

更に、本実施形態では、サブフレーム毎に各色が入れ替わることから、より色分解の発生量の低い構成となっており、また単色表示時にもフリッカの発生が殆んどないという利点がある。

加えて本実施形態では、奇数フレームではビット０、ビット３、ビット４、ビット７、ビット６、ビット５、ビット２、ビット１の順で、偶数フレームではその逆の順で発光する。これにより奇数と偶数フレームで発生する動画擬似輪郭の平均化を図っており、本実施形態では動画擬似輪郭の抑制効果も更に実現することができる。

［第１１実施形態］
第１１実施形態に係る画像表示装置のシステム構成、表示パネルの構成及び画素の構成は上述した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明は省略する。第１１実施形態の各画素もカラーフィルタ等の色分解手段を有しておらず、本実施形態もバックライト光源の発光色を順次変更することによる、所謂フィールドシーケンシャル方式によって発色を制御する。

図２１は、第１１実施形態における画像表示装置の発光制御について示す図である。図２１では、奇数フレームと偶数フレームについて、縦軸に時間をとり、バックライト光源が発光する色の発光順序が示されている。

１／６０秒である１フレーム期間内に、ＲＧＢの３色が発光するが、その発光順序は、奇数フレームにおいてＲ色は１、６番目、Ｂ色は３、４番目のサブフレームに発光し、偶数フレームでは、逆にＲ色は３、４番目、Ｂ色は１、６番目のサブフレームに発光する。また、Ｇ色は常に２、５番目のサブフレームに発光するようになっている。

これにより本実施形態では、人間の視覚感度が大きいＧ色の運動を滑らかに表示することが可能であるという特長を有すると同時に、Ｇ色の前後に発光するＲ色とＢ色がフレーム毎に入れ替わるため、動画像の前後に生じる着色を視感度の低いＭｇ色に均等化し緩和することができる点は、先に述べた第３実施形態と同様である。しかしながら第３実施形態では、フレームの境界において異なるフレーム信号に属するＲ色やＢ色の発光が２回連続することがあるために画像がぼやけ易いという課題を有するが、本第１１実施形態ではこのような課題を解決することができる。

また、第１実施形態では、例えばＲ色のみしか発光しない画素の点灯タイミングが１／３０秒間に１回と粗くなってしまい、フリッカとして認識され易いという問題点があるが、本実施形態ではこのような場合にも１／６０秒間に１回以上の点灯タイミングがあるためにフリッカとして認識されないという利点がある。

本実施形態におけるデジタル駆動方式は、各色の発光タイミング毎に第１実施形態と同様の８ビット配列を有しており、図４における１フレームを２回繰り返すことになる他は基本的には第１実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

１００画像表示装置、１０２発光制御回路、１０４システム制御回路、１０６ディスプレイ制御回路、１０８パネル制御線、１３０表示パネル、１３１信号入力回路、１３２信号線、１３３走査線走査回路、１３４走査線、１３７画素、１４１光学変調素子、１４２ＴＦＴスイッチ、１４３信号保持容量、１４４共通電極、１５０バックライト光源、２０８パネル制御線、２３０表示パネル、２３１アナログ信号入力回路、２３２信号線、２３３走査線走査回路、２３４走査線、２３７画素、２４２ＴＦＴスイッチ、２４３液晶容量素子、２４４共通電極、２５０バックライト光源。

Claims

異なる複数の主波長の光を独立に発光する光源と、
一画面の表示期間である１フレーム期間内の複数の時間幅であるサブフレームのそれぞれにおいて、前記異なる複数の主波長のうちの一の主波長の光を、前記光源に連続的に発光させる発光制御部と、を備え、
前記発光制御部は、前記複数の主波長のうちの１つの主波長であり、緑色の光に属する波長を有する第１主波長光を、奇数番目の前記１フレーム期間である奇数フレームと偶数番目の前記１フレーム期間である偶数フレームとにおいて、前記１フレーム期間内の同じ位置に配置された前記サブフレームで発光させ、
前記複数の主波長のうちの１つの主波長であり、前記第１主波長光とは異なる主波長の光である第２主波長光を、前記奇数フレームと前記偶数フレームとにおいて、前記１フレーム期間内の異なる位置に配置された前記サブフレームで発光させる、ことを特徴とするフィールドシーケンシャル方式の表示装置。
前記発光制御部は、前記奇数フレームの最初の前記サブフレームで、前記第２主波長光を発光させ、前記偶数フレームの最後の前記サブフレームで、同じ前記第２主波長光を発光させる、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方式の表示装置。
前記第２主波長光は、赤色又は青色である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィールドシーケンシャル方式の表示装置。
前記１フレーム期間は、同じ色の主波長光の前記サブフレームを複数有する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィールドシーケンシャル方式の表示装置。
前記１フレーム期間は、同じ色の主波長光のサブフレームを３つ以上有し、前記フレームの中央付近の前記サブフレームの長さは、前記フレームの端付近の前記サブフレームの長さより長い、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィールドシーケンシャル方式の表示装置。
前記１フレーム期間において、青色に属する主波長のサブフレームの数は、他の色に属する主波長のサブフレームの数より少ない、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィールドシーケンシャル方式の表示装置。
前記画素毎に前記光源からの光の透過及び遮断のいずれかを行う光学的シャッターを有する表示パネルと、
前記光学的シャッターの動作を制御する表示制御部と、を更に備え、
前記表示制御部は、前記フレームに割り当てられた、階調値の各ビットの輝度に対応する時間幅である各ビット時間の前後のタイミングにおいて前記光学的シャッターの動作を制御することにより、階調値に応じた輝度の表示を行う、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィールドシーケンシャル方式の表示装置。
同じ主波長の光に係る前記ビット時間が３つ以上連続して配置されたサブフレームにおいて、階調値の高輝度ビットに対応する前記ビット時間は、前記サブフレームの中央付近に配置され、低輝度ビットに対応する前記ビット時間は、前記サブフレームの端付近に配置される、ことを特徴とする請求項７に記載のフィールドシーケンシャル方式の表示装置。
前記光学的シャッターは、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ：Micro-Electro-Mechanical
Systems）によるものである、ことを特徴とする請求項７又は８に記載のフィールドシーケンシャル方式の表示装置。
前記光学的シャッターは、液晶組成物の配向によるものである、ことを特徴とする請求項７又は８に記載のフィールドシーケンシャル方式の表示装置。
前記発光制御部は、前記複数の主波長のうちの１つの主波長であり、前記第１主波長光及び前記第２主波長光とは異なる主波長の光である第３主波長光を、前記奇数フレームと前記偶数フレームとにおいて、前記１フレーム期間内の同じ位置に配置された前記サブフレームで発光させる、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のフィールドシーケンシャル方式の表示装置。
前記第３主波長光は、白色又は黄色である、ことを特徴とする請求項１１に記載のフィールドシーケンシャル方式の表示装置。