JP3750392B2 - 液晶表示装置およびその駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置およびその駆動方法に関し、更に詳しくは時分割による混色でカラー表示を行なう液晶表示装置およびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置として、単一ドット内で時間差混色、即ち時分割による混色でカラー表示を行なうものが注目されている。このようなカラー液晶表示装置では、１画素が１絵素となるため、カラーフィルタを用いた並置混色を行なうカラー液晶表示装置に比較して３倍の解像度が得られ、しかもカラーフィルタを用いないため光の利用効率が高いという利点がある。
【０００３】
時分割による混色を利用してカラー表示を行なう液晶表示装置としては、白黒表示を行なう液晶パネルの後方に、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色で発光する３つのカラー光源が配置されてなるものがある。なお、これらカラー光源としては、冷陰極管や熱陰極管を用いることができる。液晶パネルでは、１フレーム期間に、赤色用画像データの書き込み、緑色用画像データの書き込み、青色用画像データの書き込みを時分割で行なうように制御・駆動される。これに対応して、カラー光源では、赤色用画像データの書き込みが行なわれる期間、緑色用画像データがの書き込みが行なわれる期間、青色用画像データの書き込みが行なわれる期間に対して所定のタイミングで、赤色光、緑色光、青色光を時分割発光するように駆動・制御される。
【０００４】
図１０は、上記した液晶パネルと各カラー光源との駆動タイミングを示している。同図に示すように、１フレーム期間が３つに時分割されて、それぞれ赤画像期間ＴＲ、緑画像期間ＴＧ、青画像期間ＴＢに割り振られている。それぞれの期間内には、各色画像に対応する画像信号が液晶表示パネルへ出力される、所定の書込み期間Ｔ１が設定されている。また、それぞれの表示期間では、書込み期間が終了したの後、所定時間Ｔ２経過から表示期間の最後までの所定時間Ｔ３に各カラー光源に駆動信号が出力されるようになっている。このため、各色の画像表示期間ＴＲ、ＴＧ、ＴＢにおいて、画像データの書込みが行なわれた後、各カラー光源がそれぞれのタイミングで同一時間の発光を行なうように設定されている。これらのカラー光源である蛍光管は、同一電圧でそれぞれ最も効率のよい駆動条件で発光するように規格・設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように３つの単色発光光源を用いる場合、色のバランスの調整が課題となる。特に、時分割駆動のカラー液晶表示装置では、基準白色（国際照明委員会［ＣＩＥ＝Commission Internationale de l`Eclairage］で規定している。）を３つの単色発光光源で混色・合成する場合の色のバランス、所謂ホワイトバランスを確保して画質を向上することが要望されている。しかしながら、ホワイトバランスを向上させるために、蛍光管の管電流を増減させることにより調整を図ると、発光効率が低下して低消費電力化を妨げる結果となる。因に、図１１は蛍光管の発光効率とデューティ依存性を示すグラフであるが、管電流を増大させると発光効率が低下することを示している。また、電流を増加させて明るさをコントロールするより、電流は一定でデューティを変化させるほうが効果的であり、しかも発光効率はデューティ依存性が顕著であるため最も輝度を要求される色の光源に最大のデューティの時間を与えることで全体の効率も向上することがわかる。このように管電流を制御することは、光の利用効率が高いという時分割駆動の利点を失うことにつながる。
【０００６】
また、このように蛍光管の管電流値を変える場合には、３つの蛍光管で所定電圧の同一電源を用いることができないという不都合がある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するものであり、同一電源を用いて３色の光源をそれぞれ最も効率のよい駆動条件で発光させることができ、しかも全体の画質を向上させると共に、低消費電力化を図ることのできる液晶装置およびその駆動方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、画像信号に基づき時分割で駆動される複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの後方に配置され、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ発光する３つの単色発光光源と、を備えてカラー表示を行う液晶表示装置であって、前記赤色、緑色及び青色に対応する画像信号を色毎に分けて蓄積する複数のメモリと、前記単色発光光源各々の発光駆動のタイミングと駆動パルス幅を制御するタイミングコントローラと、を備え、１フレーム期間を構成する赤色画像表示期間、緑色画像表示期間、青色画像表示期間の３つのサブフレーム期間それぞれにおいて、前記複数のメモリに蓄積された画像信号から赤色、緑色及び青色の色毎の画像信号を対応する前記複数の画素に書き込む時間は同一時間に設定されており、前記３つの単色発光光源は、同一電圧で時分割発光駆動されると共に、前記３つの単色発光光源より出射される光の色の合成色が基準白色となるように、前記駆動パルス幅が、基準白色の混色構成比に応じて設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のこのような構成によれば、補正により単色発光光源どうしを加法混色することにより基準白色を構成することが可能であるため、液晶パネルで表示される画像の色バランスを向上することができ、品質の高い表示を行なえるという効果を有する。また、各単色発光光源は、発光効率の最適値に規格設定された電圧値もしくは電流値を変更することなく同一電圧で駆動されるため、低消費電力化できるという効果を有する。
【００１０】
また、本発明は、前記単色発光光源を、基準白色の混色構成比に応じて駆動パルス幅を補正・設定する構成とすることが好ましい。このような構成にすることにより、単色発光光源の駆動パルス幅を変えるだけで基準白色を混色により構成することができるため、各単色発光光源の発光効率を低下させることなく、容易に色バランスを制御できるという効果を有する。
【００１１】
さらに、本発明は、１フレーム期間を時分割してなる各色画像表示期間内にそれぞれの色に対応して発光する時間がパルス制御手段により制御される構成とすることができる。具体的には、パルス制御手段により、各単色発光光源の駆動パルス幅を制御することにより、実質的に発光時間を制御することができる。このような構成にすれば、パルス制御手段による駆動パルスの幅の補正を行なうだけで液晶パネルで表示する画像の白色バランスを向上させることができる。
【００１２】
本発明は、単色発光光源を、基準白色の混色構成比に応じて異なる発光面積に設定する構成とすることにより、各色の発光光源の色バランスを、基準白色を加法混色により構成し得るように補正することができる。このため、液晶パネル側の設定を変更することなく画像の品質を向上させるという効果を有する。
【００１３】
また、本発明では、単色発光光源を、基準白色の混色構成比に応じて異なる延べ長さに設定する構成とすることもできる。このように単色発光光源の延べ長さの設定は、例えば、単色発光光源を導光板の周囲に沿って列をなすように配置する場合に適用することができる。
【００１４】
このような構成によれば、単色発光光源の太さや幅が同じものであっても、各色の単色発光光源どうしの色の強さ（明るさ）を補正することができる。このため、本発明では、基準白色を加法混色できるように各単色発光光源を予め設定することができる。
【００１５】
さらに、本発明は、単色発光光源が蛍光管でなり、この蛍光管に用いられる蛍光材料を、基準白色を構成するようにそれぞれの混色構成比に応じて適宜選択する構成とすることができる。このような構成によっても、白色バランスを調整できるという効果があり、時分割で駆動される液晶パネルで表示される画像の品質を向上できる。
【００１６】
またさらに、本発明は、単色発光光源を、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）発光素子でなる構成することが好ましい。エレクトロルミネッセンス発光素子は、無機ＥＬ発光素子と有機ＥＬ発光素子とのいずれも適用可能である。このような構成によれば、単色発光光源を面発光素子とすることができる。各単色発光光源の発光特性を考慮して発光面積を適宜設定することにより、時分割加法混色により基準白色を構成する単色発光光源とすることができ、色バランスの良好な表示を行なえるという効果を有する。
【００１７】
本発明に係る駆動方法は、時分割で駆動される液晶パネルと、前記液晶パネルの後方に配置され前記液晶パネルの時分割駆動に対応して時分割発光駆動される、３原色を構成する少なくとも３つの単色発光光源と、を備えてカラー表示を行なう液晶表示装置の駆動方法であって、前記単色発光光源を同一電圧で駆動すると共に、これらの単色発光光源を時分割混色することにより基準白色を構成するようにそれぞれの単色発光光源の駆動パルス幅を制御することを特徴とする。
【００１８】
従って、このような方法によれば、単色発光光源の駆動パルス幅を変えるだけで基準白色を混色により構成することができるため、各単色発光光源の発光効率を低下させることなく、容易に色バランスを制御できるという効果を有する。また、各単色発光光源は、発光効率の最適値に規格設定された電圧値もしくは電流値を変更することなく同一電圧で駆動できるため、低消費電力化を図ることができるという効果を有する。
【００１９】
また、本発明は、液晶パネルの１フレーム期間を、赤色画像表示期間と緑色画像表示期間と青色画像表示期間とに時分割し、それぞれの色画像表示期間内に画像データ書込み期間と対応する単色発光光源を発光させる発光期間とを設定し、それぞれの色画像表示期間内で画像データ書込み期間の後に所定時間を介して前記発光期間を配置する構成とすることが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、１／３フレームの各期間で書込みが終了した後、液晶の配向が安定した状態で一括して単色発光光源から各色の発光が行なわれるため、安定した色表示を行なえる。このため、本発明は、駆動パルス幅の異なる単色発光光源を時分割で駆動しても良好な混色を行なうことができるという効果を有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液晶表示装置およびその駆動方法の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２２】
（実施形態１）
図１から図３は本発明の実施形態１を示している。本実施形態は、時分割駆動されてカラー表示を行なう液晶表示装置であって、特に光源側の駆動方法に特徴をもつ、本発明の典型的な一実施形態である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、白黒表示を行なう透過型のアクティブマトリクス方式の液晶パネル２と、３原色をなすＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれを独立して発光する、赤発光光源３Ｒ、緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂの３本の単色発光光源を備えたバックライトシステム３と、から大略構成されている。
【００２４】
液晶表示装置１は、時分割駆動でカラー表示を行なうものであり、色の切り替えによるちらつき（フリッカ）の発生を抑えるために、３原色を約１／６０秒以下の時間内に切り替える必要がある。そこで、液晶パネル２は、６０Ｈｚの３倍１８０ＨｚでＲ、Ｇ、Ｂの画面を書き込まれるように設定されている。
【００２５】
バックライトシステム３に用いられた、赤発光光源３Ｒ、緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂは、所定の同一電圧で駆動される線状（細径直管状）の蛍光管であり、この電圧で最適な発光効率が得られるように設定されている。また、バックライトシステム３は、図１に示すように、これらの赤発光光源３Ｒ、緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂが、所定の厚さを有する導光板３１の一側面の長手方向に沿って平行をなすように隣接して配置されるエッジライト型ユニットをなしている。加えて、このバックライトシステム３においては、導光板３１の背面側に、図示しない反射板が配置され、導光板３１の前面側に図示しないプリズムシートならびに拡散板が順次配置されている。なお、これら導光板３１、反射板、プリズムシート、ならびに拡散板は、液晶パネル２の画素マトリクス部（表示領域）と対応して配置されるため、画素マトリクス部の全面に亙るような大きさに設計されている。
【００２６】
次に、図２を用いて本実施形態の液晶表示装置１の駆動系も含めた要部の構成を説明する。同図に示すように、実施形態の液晶表示装置１は、液晶パネル２と、赤発光光源３Ｒ、緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂを含む上記したバックライトシステム３と、タイミングコントローラ１１と、３原色の各色に応じた画像データを蓄積するフィールドメモリ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂと、液晶パネル２の走査線を線順次に選択する走査ドライバ１３と、画像データの書き込みを行なうデータドライバ１４と、各発光光源３Ｒ、３Ｇ、３Ｂにそれぞれ接続されて、対応する発光光源を発光駆動させる駆動回路１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと、からなる。なお、本実施形態では各色の発光光源３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが蛍光管でなるため、駆動回路１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂはインバータ回路で構成されている。
【００２７】
このような構成の液晶表示装置１においては、タイミングコントローラ１１が、時分割で駆動を行なう液晶表示装置１のすべてのタイミングを制御する。まず、画像信号を図示しないサンプリング回路でサンプリングさせ、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応するフィールドメモリ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに蓄積させる。次にフィールドメモリ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに蓄積された画像信号は、１色分ずつデータドライバ１４に送られるようにタイミングコントローラ１１で、そのタイミングが制御される。ここでは、図３のタイミングチャートに示すように１フレーム期間を３つに分割した期間（以下、サブフレーム期間という。）ＴＲ、ＴＧ、ＴＢに、３色分の画像信号を１色分ずつ送るため、サンプリングの約３倍の速度が必要になる。走査ドライバ１３では、１ラインずつ走査線を順次選択し、その選択パルスと同期して画像信号がデータドライバ１４から画素へ書き込まれる。図３において斜線で示す部分は、ＬＣＤ駆動信号が出力される状態、すなわち画像信号が書き込まれる状態であり、この画像信号書き込み期間Ｔ１に書き込みが行われる。この画像信号書き込み期間Ｔ１は、各サブフレーム期間ＴＲ、ＴＧ、ＴＢで同一時間に設定されている。
【００２８】
一方、時分割駆動されるバックライトシステム３もタイミングコントローラ１１によって制御される。すなわち、例えば赤色用の画素信号が赤画像を表示するサブフレーム期間ＴＲ内で書き込まれた場合、図３に示すように、書き込み期間Ｔ１から所定の時間（液晶応答時間を含む）Ｔ２を経過後、それぞれの発光光源に起因して設定された時間の発光を行なわせる発光駆動信号を、タイミングコントローラ１１からＲに対応した駆動回路１５Ｒへ、出力するように制御される。この発光駆動信号は、予め補正が施されて所定の発光パルス幅に設定されている。図３に示すＴ３Ｒは、赤発光光源３Ｒのパルス幅を示している。同図に示すように、緑色用および青色用の画像信号に対応する発光駆動信号も各色のサブフレーム期間（ＴＧ、ＴＢ）に、タイミングコントローラ１１から各色に対応する駆動回路（１５Ｇ、１５Ｂ）へ出力され、それぞれ緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂではパルス幅Ｔ３Ｇ、Ｔ３Ｂの発光を行なう。このように１サブフレーム期間には、画像信号を書き込むための書き込み期間Ｔ１と、所定時間（サブフレーム期間内で最後に走査された走査線上に並ぶ画素での液晶応答時間を含む）Ｔ２と、各色で固有に補正・設定されたパルス幅の発光期間と、が含まれる。
【００２９】
ここで、各色の発光光源３Ｒ、３Ｇ、３Ｂのパルス幅Ｔ３Ｒ、Ｔ３Ｇ、Ｔ３Ｂについて説明する。本実施形態では、各色の発光光源３Ｒ、３Ｇ、３Ｂとして、上記したように所定の同一電圧で駆動される蛍光管が用いられている。そして、これら蛍光管はこの所定電圧で最適な発光効率が得られるように設定されている。しかし、このような光源では最適な発光効率が得られるものの、各発光色の強さ（色の明るさ）は、互いの加法混色により得られる色が基準白色を満足するものではなく、白色バランスが良好でないことは上述したとおりである。そこで、同一電圧で光源を駆動しながら光源を点灯させるパルス幅を、変えることで各光源を時分割発光させたときに加法混色により基準白色を構成するように設定されている。このため、これらの光源間でパルス幅が所定の比をなすように異なる幅に設定されている。このような各光源でのパルス幅およびパルスの出力タイミングは、タイミングコントローラ１１で制御されている。なお、本実施形態では、蛍光管の特性を考慮して各光源でのパルス幅を、例えばＴ３Ｇ＞Ｔ３Ｒ＞Ｔ３Ｂとなるように設定している。
【００３０】
次に、液晶応答時間に相当する期間Ｔ２について図４および図５を用いて説明する。図４は、液晶パネル２がノーマリホワイトモードの場合の液晶応答速度を示している。ここで、液晶が電界方向に向いて並ぶのを立ち上がり、無電界またより小さな電界で初期配向状態に戻るのを立ち下がりと定義する。同図に示すように、ノーマリホワイトモードでは、立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆを比較すると、Ｔｒ＜Ｔｆの関係となる。このため、本実施形態では、期間Ｔ２として図４においてＴｆに相当する時間を設定している。
【００３１】
なお、図５に示すように、電圧を変化させてから、実際に液晶が動き出すまでに多少の時間がかかる。立ち上がり始める（透過率が１００％から減少し始める）までの時間をＴｒ０、立ち下がり始める（透過率が増加し始める）までの時間をＴｆ０とすると、一般にＴｒ０＜Ｔｆ０となる。従って、少なくともＴｒ０の時間分は液晶が応答しないため、この時間分以下であれば次の信号を書き始めてもよいことになる。このため、本実施形態の液晶表示装置１をノーマリホワイトモードに設定する場合には、信号を書き始めるタイミングを早めに設定することにより、時間的な無駄を省くことが可能となる。
【００３２】
本実施形態では、このような構成とすることにより、発光効率の最適値に規格設定された電圧値もしくは電流値を変更することなく同一電圧で駆動されるため、低消費電力化を図ることができるという効果を有する。また、基準白色の混色構成比に応じて各色の発光光源の発光パルス幅を設定する構成であるため、特別の回路を用いることなく、白色バランスの良好な表示を行なうことができる。加えて、本実施形態においては、各色の発光光源間の発光パネル幅の比を任意に調整し得る構成とすれば、容易に色バランスを好みに応じて制御することも可能である。
【００３３】
なお、本実施形態における液晶パネル２としては、応答速度が速いπモードを有する液晶を用いたり、ＴＮ液晶セルのセルギャップを狭くしたものや、ＯＣＢ液晶モードなどを適用することができる。また、光源としては、冷陰極管や熱陰極管などの蛍光管の他に、ＬＥＤ、無機・有機ＥＬ発光素子などを用いることができる。さらに、本実施形態では、バックライトシステム３として、導光板３１に反射板、プリズムシート、拡散板を備えたものを用いたが、これに限定されるものではなく、各種の構造のバックライトシステムを適用することが可能である。要は、同一電圧で駆動される発光効率が最適化された光源を用いる場合に、本実施形態の駆動方法を適用することが可能となる。
【００３４】
（実施形態２）
図６は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態２を示す分解斜視図である。本実施形態の液晶表示装置１１０では、上記した実施形態１と同様に時分割駆動される白黒表示の液晶パネル１２０の後方に時分割発光駆動されるバックライトシステム１３０を配置した構成である。本実施形態において、上記した実施形態１と異なる点は、バックライトシステム１３０を構成する赤発光光源１３０Ｒ、緑発光光源１３０Ｇ、青発光光源１３０Ｂが、導光板１３１の４つの周側面に沿ってこの導光板１３１を取り囲むように配置されている点である。また、本実施形態では、各色の発光光源１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂの発光パルス幅は同一に設定されている点で上記した実施形態１と異なる。
【００３５】
本実施形態では、赤発光光源１３０Ｒ、緑発光光源１３０Ｇ、青発光光源１３０Ｂが、所定の同一電圧で駆動される線状（細径直管状）の蛍光管であり、この電圧で最適な発光効率が得られるように設定されているが、それぞれの光源の延べ長さが光源固有の光の強さ（明るさ）を考慮して異なる長さに補正・設定されている。すなわち、赤発光光源１３０Ｒ、緑発光光源１３０Ｇ、青発光光源１３０Ｂが相互に、時分割で加法混色されたときに基準白色を構成するように設定されている。さらに具体的には、図６に示すように、１本の赤発光光源１３０Ｒが導光板１３１の一つの側面に沿って配置され、赤発光光源１３０Ｒが配置された側面と対向する側面に青発光光源１３０Ｂが配置され、残りの対向する二つの側面には緑発光光源１３０Ｇがそれぞれ１本ずつ配置されている。赤発光光源１３０Ｒの長さをＬＲ、緑発光光源１３０Ｇの長さをＬＧ、青発光光源１３０Ｂの長さをＬＢとすると、基準白色の混色構成比に応じて異なる延べ長さになるように、例えば２ＬＧ＞ＬＲ＞ＬＢの関係になるように設定されている。
【００３６】
本実施形態によれば、発光光源の発光効率が最適な状態で発光光源どうしの色の強さ（明るさ）を補正することができる。このため、駆動回路側を変更することなく、白色バランスの良好な時分割駆動の液晶表示装置１１０を得ることができる。
【００３７】
（実施形態３）
図７は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態３を示す分解斜視図である。本実施形態の液晶表示装置２１０は、時分割駆動される白黒表示の液晶パネル２２０と、この液晶パネル２２０の後方に配置されたバックライトシステム２３０と、からなる。
【００３８】
本実施形態のバックライトシステム２３０は、拡散板２３１と、面状光源としてのＥＬ発光パネル２３２とからなる。拡散板２３１は、ＥＬ発光パネル２３２で発生した光を拡散させて、明るさを面内で均一にする機能を有する。
【００３９】
ＥＬ発光パネル２３２は、赤色光を発光する赤発光ＥＬ素子２３２Ｒと、緑色光を発光する緑発光ＥＬ素子２３２Ｇと、青色光を発光する青発光ＥＬ素子２３２Ｂと、が、順次平行に並べられ、このようなＲ、Ｇ、Ｂの組み合わせが複数組配置されてストライプ状をなすように形成されている。なお、同じ色の発光を行なうＥＬ素子どうしは、それぞれの色の発光を時分割で行なう場合にＥＬ発光パネル２３２内での明るさを面内で均一にするため、それぞれ等間隔に配置・形成されている。図８は、図７のＡ−Ａ断面を示す要部断面図である。図８に示すように、ＥＬ発光パネル２３２は、例えばガラスでなる基板２３３の上に、電子注入電極としてのカソード電極２３４がストライプ状に形成されている。そして、カソード電極２３４を含む基板２３３の上には、赤発光ＥＬ素子２３２Ｒ、緑発光ＥＬ素子２３２Ｇ、青発光ＥＬ素子２３２Ｂのそれぞれの形成領域に、電界印加によりそれぞれの色の光を発光する有機ＥＬ材料層２３５Ｒ、２３５Ｇ、２３５Ｂが隣接して形成されている。さらに、有機ＥＬ材料層２３５Ｒ、２３５Ｇ、２３５Ｂが形成された発光領域全体に亙って、正孔注入電極としてのアノード電極２３６が、透明性を有するＩＴＯ（indium tin oxide）膜で形成されている。なお、基板２３３の背面には、後方への光漏れの防止と光の利用効率の向上のために、反射機能もしくは光遮断機能を有する光透過防止層２３７が全面に形成されている。
【００４０】
特に、本実施形態では、赤発光ＥＬ素子２３２Ｒ、緑発光ＥＬ素子２３２Ｇ、青発光ＥＬ素子２３２Ｂのそれぞれの発光面積の比が、これらＥＬ素子が時分割発光駆動された際に、これらの発光光の混色により基準白色が構成できるような比に設定されている。なお、このようにＥＬ素子の発光面積はカソード電極２３４の面積の比で決定できるため、例えばカソード電極２３４のパターン形成の段階で容易に補正を加えることができる。
【００４１】
本実施形態では、バックライトシステム２３０を構成する各色の光源が（有機）ＥＬ素子でなるため、それぞの素子には直流電力が印加される。これら赤発光ＥＬ素子２３２Ｒ、緑発光ＥＬ素子２３２Ｇ、青発光ＥＬ素子２３２Ｂを駆動するタイミングは、上記した実施形態１の液晶表示装置と略同様のタイミングで時分割発光駆動される。なお、本実施形態と実施形態１との異なる点は、各ＥＬ素子の発光パルス幅は等しく設定されている点である。なお、本実施形態における各ＥＬ素子に接続される駆動回路は、ＤＣ電源回路で構成される。
【００４２】
本実施形態では、このように基準白色の混色構成比に応じて異なる発光面積に設定する構成としたことにより、液晶パネル２２０側の設定を変更することなく画像の品質を向上させるという効果を有する。また、有機ＥＬ素子を光源として用いることにより、液晶表示装置１自体の薄型化・軽量化および低消費電力化を図れるという効果がある。
【００４３】
（実施形態４）
図９は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態４を示す斜視図である。本実施形態の液晶表示装置３１０では、同図に示すように、透過型白黒表示の時分割駆動される液晶パネル３２０と、その後方に配置されたバックライトシステム３３０とから大略構成されている。
【００４４】
本実施形態の特徴は、バックライトシステム３３０が、ダイクロイックプリズム３３１と、このダイクロイックプリズム３３１における、液晶パネル３２０と対向する面のうち後方側の面に配置された緑色発光を行なう緑発光ＥＬ素子３３２Ｇと、緑発光ＥＬ素子３３２Ｇを挟んで対向する面に配置された赤発光ＥＬ素子３３２Ｒと、青発光ＥＬ素子３３２Ｂと、から構成されている。なお、図９に示す３３１Ｂはダイクロイックプリズム３３１の青色光反射面であり、３３１Ｒは赤色光反射面である。本実施形態では、ＥＬ素子として、有機ＥＬ材料を用いた有機ＥＬ素子もしくは発光層に無機ＥＬ材料を用いた無機ＥＬ素子を適用することができる。
【００４５】
本実施形態では、緑発光ＥＬ素子３３２Ｇの発光光は、ダイクロイックプリズム３３１を介して直進して液晶パネル３２０に全面に亙って照射される。また、青発光ＥＬ素子３３２Ｂの発光光は青色光反射面３３１Ｂで反射されて液晶パネル３２０に全面に亙って照射される。さらに、赤発光ＥＬ素子３３２Ｒの発光光は赤色光反射面３３１Ｒで反射されて液晶パネル３２０に全面に亙って照射される。
【００４６】
そして、本実施形態では、ダイクロイックプリズム３３１を用いたバックライトシステム３３０から液晶パネル３２０へ照射される各色の強さを考慮して、各ＥＬ素子の発光パルス幅を制御する。本実施形態における駆動系の構成は、上記した実施形態１と略同様であるため説明を省略する。特に、本実施形態では、拡散板を用いることなく均一な発光光を液晶パネル２へ照射させることができるという利点がある。
【００４７】
さらに、本実施形態においても、時分割発光駆動により基準白色を加法混色するように発光パルス幅を、それぞれのＥＬ素子の発光光の混色構成比に応じてパルス幅の設定を行なっているため、白色バランスが良好となり画質を向上するという効果を有する。
【００４８】
以上、実施形態１から実施形態４までを説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、上記した実施形態２では、蛍光管でなる、赤発光光源３Ｒ、緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂの発光パルス幅を同一に設定したが、それぞれの光源の延べ長さの補正と、発光パルス幅の補正との両方を行なう構成としてもよく、光源の延べ長さで補正し得ない分を発光パルス幅の補正で補うことも可能である。また、上記した実施形態２においては、蛍光管の延べ長さを補正する構成であるが、蛍光材料を変えることにより混色により基準白色を構成するように材料を補正することも可能である。さらに、上記した各実施形態では、液晶パネル２としては、応答速度が速いπモードを有する液晶を用いたり、ＴＮ液晶セルのセルギャップを狭くしたものや、ＯＣＢモードなどを適用するものであるが、応答速度条件を備える他の液晶や、他のモードを適用することも勿論可能である。また、上記した実施形態では１８０ＨｚでＲ、Ｇ、Ｂの画面を書き込むように設定したが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の実施形態１を示す分解斜視図。
【図２】実施形態１の液晶表示装置の回路ブロック図。
【図３】実施形態１の液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャート。
【図４】液晶の光学応答を示す図。
【図５】液晶の光学応答を示す図。
【図６】本発明に係る液晶表示装置の実施形態２を示す分解斜視図。
【図７】本発明に係る液晶表示装置の実施形態３を示す分解斜視図。
【図８】図７のＡ−Ａ断面の要部断面図。
【図９】本発明に係る液晶表示装置の実施形態４を示す分解斜視図。
【図１０】従来の時分割駆動を行なう液晶表示装置のタイミングチャート。
【図１１】蛍光管の発光効率のデューティ依存性と発光効率との関係を示す図。
【符号の説明】
１、１１０、２１０、３１０ 液晶表示装置
２、１２０、２２０、３２０ 液晶パネル
３、１３０、２３０、３３０ バックライトシステム
３Ｒ、１３０Ｒ 赤発光光源
３Ｇ，１３０Ｇ 緑発光光源
３Ｂ，１３０Ｂ 青発光光源
３１、１３１ 導光板
２３２ ＥＬ発光パネル
２３２Ｒ、３３２Ｒ 赤発光ＥＬ素子
２３２Ｇ、３３２Ｇ 緑発光ＥＬ素子
２３２Ｂ、３３２Ｂ 青発光ＥＬ素子
１１ タイミングコントローラ
１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ フィールドメモリ
１３ 走査ドライバ
１４ データドライバ
１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ （光源用）駆動回路
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置およびその駆動方法に関し、更に詳しくは時分割による混色でカラー表示を行なう液晶表示装置およびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置として、単一ドット内で時間差混色、即ち時分割による混色でカラー表示を行なうものが注目されている。このようなカラー液晶表示装置では、１画素が１絵素となるため、カラーフィルタを用いた並置混色を行なうカラー液晶表示装置に比較して３倍の解像度が得られ、しかもカラーフィルタを用いないため光の利用効率が高いという利点がある。
【０００３】
時分割による混色を利用してカラー表示を行なう液晶表示装置としては、白黒表示を行なう液晶パネルの後方に、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色で発光する３つのカラー光源が配置されてなるものがある。なお、これらカラー光源としては、冷陰極管や熱陰極管を用いることができる。液晶パネルでは、１フレーム期間に、赤色用画像データの書き込み、緑色用画像データの書き込み、青色用画像データの書き込みを時分割で行なうように制御・駆動される。これに対応して、カラー光源では、赤色用画像データの書き込みが行なわれる期間、緑色用画像データがの書き込みが行なわれる期間、青色用画像データの書き込みが行なわれる期間に対して所定のタイミングで、赤色光、緑色光、青色光を時分割発光するように駆動・制御される。
【０００４】
図１０は、上記した液晶パネルと各カラー光源との駆動タイミングを示している。同図に示すように、１フレーム期間が３つに時分割されて、それぞれ赤画像期間ＴＲ、緑画像期間ＴＧ、青画像期間ＴＢに割り振られている。それぞれの期間内には、各色画像に対応する画像信号が液晶表示パネルへ出力される、所定の書込み期間Ｔ１が設定されている。また、それぞれの表示期間では、書込み期間が終了したの後、所定時間Ｔ２経過から表示期間の最後までの所定時間Ｔ３に各カラー光源に駆動信号が出力されるようになっている。このため、各色の画像表示期間ＴＲ、ＴＧ、ＴＢにおいて、画像データの書込みが行なわれた後、各カラー光源がそれぞれのタイミングで同一時間の発光を行なうように設定されている。これらのカラー光源である蛍光管は、同一電圧でそれぞれ最も効率のよい駆動条件で発光するように規格・設定されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように３つの単色発光光源を用いる場合、色のバランスの調整が課題となる。特に、時分割駆動のカラー液晶表示装置では、基準白色（国際照明委員会［ＣＩＥ＝Commission Internationale de l`Eclairage］で規定している。）を３つの単色発光光源で混色・合成する場合の色のバランス、所謂ホワイトバランスを確保して画質を向上することが要望されている。しかしながら、ホワイトバランスを向上させるために、蛍光管の管電流を増減させることにより調整を図ると、発光効率が低下して低消費電力化を妨げる結果となる。因に、図１１は蛍光管の発光効率とデューティ依存性を示すグラフであるが、管電流を増大させると発光効率が低下することを示している。また、電流を増加させて明るさをコントロールするより、電流は一定でデューティを変化させるほうが効果的であり、しかも発光効率はデューティ依存性が顕著であるため最も輝度を要求される色の光源に最大のデューティの時間を与えることで全体の効率も向上することがわかる。このように管電流を制御することは、光の利用効率が高いという時分割駆動の利点を失うことにつながる。
【０００６】
また、このように蛍光管の管電流値を変える場合には、３つの蛍光管で所定電圧の同一電源を用いることができないという不都合がある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するものであり、同一電源を用いて３色の光源をそれぞれ最も効率のよい駆動条件で発光させることができ、しかも全体の画質を向上させると共に、低消費電力化を図ることのできる液晶装置およびその駆動方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、画像信号に基づき時分割で駆動される複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの後方に配置され、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ発光する３つの単色発光光源と、を備えてカラー表示を行う液晶表示装置であって、前記赤色、緑色及び青色に対応する画像信号を色毎に分けて蓄積する複数のメモリと、前記単色発光光源各々の発光駆動のタイミングと駆動パルス幅を制御するタイミングコントローラと、を備え、１フレーム期間を構成する赤色画像表示期間、緑色画像表示期間、青色画像表示期間の３つのサブフレーム期間それぞれにおいて、前記複数のメモリに蓄積された画像信号から赤色、緑色及び青色の色毎の画像信号を対応する前記複数の画素に書き込む時間は同一時間に設定されており、前記３つの単色発光光源は、同一電圧で時分割発光駆動されると共に、前記３つの単色発光光源より出射される光の色の合成色が基準白色となるように、前記駆動パルス幅が、基準白色の混色構成比に応じて設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のこのような構成によれば、補正により単色発光光源どうしを加法混色することにより基準白色を構成することが可能であるため、液晶パネルで表示される画像の色バランスを向上することができ、品質の高い表示を行なえるという効果を有する。また、各単色発光光源は、発光効率の最適値に規格設定された電圧値もしくは電流値を変更することなく同一電圧で駆動されるため、低消費電力化できるという効果を有する。
【００１０】
また、本発明は、前記単色発光光源を、基準白色の混色構成比に応じて駆動パルス幅を補正・設定する構成とすることが好ましい。このような構成にすることにより、単色発光光源の駆動パルス幅を変えるだけで基準白色を混色により構成することができるため、各単色発光光源の発光効率を低下させることなく、容易に色バランスを制御できるという効果を有する。
【００１１】
さらに、本発明は、１フレーム期間を時分割してなる各色画像表示期間内にそれぞれの色に対応して発光する時間がパルス制御手段により制御される構成とすることができる。具体的には、パルス制御手段により、各単色発光光源の駆動パルス幅を制御することにより、実質的に発光時間を制御することができる。このような構成にすれば、パルス制御手段による駆動パルスの幅の補正を行なうだけで液晶パネルで表示する画像の白色バランスを向上させることができる。
【００１２】
本発明は、単色発光光源を、基準白色の混色構成比に応じて異なる発光面積に設定する構成とすることにより、各色の発光光源の色バランスを、基準白色を加法混色により構成し得るように補正することができる。このため、液晶パネル側の設定を変更することなく画像の品質を向上させるという効果を有する。
【００１３】
また、本発明では、単色発光光源を、基準白色の混色構成比に応じて異なる延べ長さに設定する構成とすることもできる。このように単色発光光源の延べ長さの設定は、例えば、単色発光光源を導光板の周囲に沿って列をなすように配置する場合に適用することができる。
【００１４】
このような構成によれば、単色発光光源の太さや幅が同じものであっても、各色の単色発光光源どうしの色の強さ（明るさ）を補正することができる。このため、本発明では、基準白色を加法混色できるように各単色発光光源を予め設定することができる。
【００１５】
さらに、本発明は、単色発光光源が蛍光管でなり、この蛍光管に用いられる蛍光材料を、基準白色を構成するようにそれぞれの混色構成比に応じて適宜選択する構成とすることができる。このような構成によっても、白色バランスを調整できるという効果があり、時分割で駆動される液晶パネルで表示される画像の品質を向上できる。
【００１６】
またさらに、本発明は、単色発光光源を、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）発光素子でなる構成することが好ましい。エレクトロルミネッセンス発光素子は、無機ＥＬ発光素子と有機ＥＬ発光素子とのいずれも適用可能である。このような構成によれば、単色発光光源を面発光素子とすることができる。各単色発光光源の発光特性を考慮して発光面積を適宜設定することにより、時分割加法混色により基準白色を構成する単色発光光源とすることができ、色バランスの良好な表示を行なえるという効果を有する。
【００１７】
本発明に係る駆動方法は、時分割で駆動される液晶パネルと、前記液晶パネルの後方に配置され前記液晶パネルの時分割駆動に対応して時分割発光駆動される、３原色を構成する少なくとも３つの単色発光光源と、を備えてカラー表示を行なう液晶表示装置の駆動方法であって、前記単色発光光源を同一電圧で駆動すると共に、これらの単色発光光源を時分割混色することにより基準白色を構成するようにそれぞれの単色発光光源の駆動パルス幅を制御することを特徴とする。
【００１８】
従って、このような方法によれば、単色発光光源の駆動パルス幅を変えるだけで基準白色を混色により構成することができるため、各単色発光光源の発光効率を低下させることなく、容易に色バランスを制御できるという効果を有する。また、各単色発光光源は、発光効率の最適値に規格設定された電圧値もしくは電流値を変更することなく同一電圧で駆動できるため、低消費電力化を図ることができるという効果を有する。
【００１９】
また、本発明は、液晶パネルの１フレーム期間を、赤色画像表示期間と緑色画像表示期間と青色画像表示期間とに時分割し、それぞれの色画像表示期間内に画像データ書込み期間と対応する単色発光光源を発光させる発光期間とを設定し、それぞれの色画像表示期間内で画像データ書込み期間の後に所定時間を介して前記発光期間を配置する構成とすることが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、１／３フレームの各期間で書込みが終了した後、液晶の配向が安定した状態で一括して単色発光光源から各色の発光が行なわれるため、安定した色表示を行なえる。このため、本発明は、駆動パルス幅の異なる単色発光光源を時分割で駆動しても良好な混色を行なうことができるという効果を有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液晶表示装置およびその駆動方法の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２２】
（実施形態１）
図１から図３は本発明の実施形態１を示している。本実施形態は、時分割駆動されてカラー表示を行なう液晶表示装置であって、特に光源側の駆動方法に特徴をもつ、本発明の典型的な一実施形態である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、白黒表示を行なう透過型のアクティブマトリクス方式の液晶パネル２と、３原色をなすＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のそれぞれを独立して発光する、赤発光光源３Ｒ、緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂの３本の単色発光光源を備えたバックライトシステム３と、から大略構成されている。
【００２４】
液晶表示装置１は、時分割駆動でカラー表示を行なうものであり、色の切り替えによるちらつき（フリッカ）の発生を抑えるために、３原色を約１／６０秒以下の時間内に切り替える必要がある。そこで、液晶パネル２は、６０Ｈｚの３倍１８０ＨｚでＲ、Ｇ、Ｂの画面を書き込まれるように設定されている。
【００２５】
バックライトシステム３に用いられた、赤発光光源３Ｒ、緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂは、所定の同一電圧で駆動される線状（細径直管状）の蛍光管であり、この電圧で最適な発光効率が得られるように設定されている。また、バックライトシステム３は、図１に示すように、これらの赤発光光源３Ｒ、緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂが、所定の厚さを有する導光板３１の一側面の長手方向に沿って平行をなすように隣接して配置されるエッジライト型ユニットをなしている。加えて、このバックライトシステム３においては、導光板３１の背面側に、図示しない反射板が配置され、導光板３１の前面側に図示しないプリズムシートならびに拡散板が順次配置されている。なお、これら導光板３１、反射板、プリズムシート、ならびに拡散板は、液晶パネル２の画素マトリクス部（表示領域）と対応して配置されるため、画素マトリクス部の全面に亙るような大きさに設計されている。
【００２６】
次に、図２を用いて本実施形態の液晶表示装置１の駆動系も含めた要部の構成を説明する。同図に示すように、実施形態の液晶表示装置１は、液晶パネル２と、赤発光光源３Ｒ、緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂを含む上記したバックライトシステム３と、タイミングコントローラ１１と、３原色の各色に応じた画像データを蓄積するフィールドメモリ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂと、液晶パネル２の走査線を線順次に選択する走査ドライバ１３と、画像データの書き込みを行なうデータドライバ１４と、各発光光源３Ｒ、３Ｇ、３Ｂにそれぞれ接続されて、対応する発光光源を発光駆動させる駆動回路１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂと、からなる。なお、本実施形態では各色の発光光源３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが蛍光管でなるため、駆動回路１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂはインバータ回路で構成されている。
【００２７】
このような構成の液晶表示装置１においては、タイミングコントローラ１１が、時分割で駆動を行なう液晶表示装置１のすべてのタイミングを制御する。まず、画像信号を図示しないサンプリング回路でサンプリングさせ、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれに対応するフィールドメモリ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに蓄積させる。次にフィールドメモリ１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに蓄積された画像信号は、１色分ずつデータドライバ１４に送られるようにタイミングコントローラ１１で、そのタイミングが制御される。ここでは、図３のタイミングチャートに示すように１フレーム期間を３つに分割した期間（以下、サブフレーム期間という。）ＴＲ、ＴＧ、ＴＢに、３色分の画像信号を１色分ずつ送るため、サンプリングの約３倍の速度が必要になる。走査ドライバ１３では、１ラインずつ走査線を順次選択し、その選択パルスと同期して画像信号がデータドライバ１４から画素へ書き込まれる。図３において斜線で示す部分は、ＬＣＤ駆動信号が出力される状態、すなわち画像信号が書き込まれる状態であり、この画像信号書き込み期間Ｔ１に書き込みが行われる。この画像信号書き込み期間Ｔ１は、各サブフレーム期間ＴＲ、ＴＧ、ＴＢで同一時間に設定されている。
【００２８】
一方、時分割駆動されるバックライトシステム３もタイミングコントローラ１１によって制御される。すなわち、例えば赤色用の画素信号が赤画像を表示するサブフレーム期間ＴＲ内で書き込まれた場合、図３に示すように、書き込み期間Ｔ１から所定の時間（液晶応答時間を含む）Ｔ２を経過後、それぞれの発光光源に起因して設定された時間の発光を行なわせる発光駆動信号を、タイミングコントローラ１１からＲに対応した駆動回路１５Ｒへ、出力するように制御される。この発光駆動信号は、予め補正が施されて所定の発光パルス幅に設定されている。図３に示すＴ３Ｒは、赤発光光源３Ｒのパルス幅を示している。同図に示すように、緑色用および青色用の画像信号に対応する発光駆動信号も各色のサブフレーム期間（ＴＧ、ＴＢ）に、タイミングコントローラ１１から各色に対応する駆動回路（１５Ｇ、１５Ｂ）へ出力され、それぞれ緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂではパルス幅Ｔ３Ｇ、Ｔ３Ｂの発光を行なう。このように１サブフレーム期間には、画像信号を書き込むための書き込み期間Ｔ１と、所定時間（サブフレーム期間内で最後に走査された走査線上に並ぶ画素での液晶応答時間を含む）Ｔ２と、各色で固有に補正・設定されたパルス幅の発光期間と、が含まれる。
【００２９】
ここで、各色の発光光源３Ｒ、３Ｇ、３Ｂのパルス幅Ｔ３Ｒ、Ｔ３Ｇ、Ｔ３Ｂについて説明する。本実施形態では、各色の発光光源３Ｒ、３Ｇ、３Ｂとして、上記したように所定の同一電圧で駆動される蛍光管が用いられている。そして、これら蛍光管はこの所定電圧で最適な発光効率が得られるように設定されている。しかし、このような光源では最適な発光効率が得られるものの、各発光色の強さ（色の明るさ）は、互いの加法混色により得られる色が基準白色を満足するものではなく、白色バランスが良好でないことは上述したとおりである。そこで、同一電圧で光源を駆動しながら光源を点灯させるパルス幅を、変えることで各光源を時分割発光させたときに加法混色により基準白色を構成するように設定されている。このため、これらの光源間でパルス幅が所定の比をなすように異なる幅に設定されている。このような各光源でのパルス幅およびパルスの出力タイミングは、タイミングコントローラ１１で制御されている。なお、本実施形態では、蛍光管の特性を考慮して各光源でのパルス幅を、例えばＴ３Ｇ＞Ｔ３Ｒ＞Ｔ３Ｂとなるように設定している。
【００３０】
次に、液晶応答時間に相当する期間Ｔ２について図４および図５を用いて説明する。図４は、液晶パネル２がノーマリホワイトモードの場合の液晶応答速度を示している。ここで、液晶が電界方向に向いて並ぶのを立ち上がり、無電界またより小さな電界で初期配向状態に戻るのを立ち下がりと定義する。同図に示すように、ノーマリホワイトモードでは、立ち上がり時間Ｔｒと立ち下がり時間Ｔｆを比較すると、Ｔｒ＜Ｔｆの関係となる。このため、本実施形態では、期間Ｔ２として図４においてＴｆに相当する時間を設定している。
【００３１】
なお、図５に示すように、電圧を変化させてから、実際に液晶が動き出すまでに多少の時間がかかる。立ち上がり始める（透過率が１００％から減少し始める）までの時間をＴｒ０、立ち下がり始める（透過率が増加し始める）までの時間をＴｆ０とすると、一般にＴｒ０＜Ｔｆ０となる。従って、少なくともＴｒ０の時間分は液晶が応答しないため、この時間分以下であれば次の信号を書き始めてもよいことになる。このため、本実施形態の液晶表示装置１をノーマリホワイトモードに設定する場合には、信号を書き始めるタイミングを早めに設定することにより、時間的な無駄を省くことが可能となる。
【００３２】
本実施形態では、このような構成とすることにより、発光効率の最適値に規格設定された電圧値もしくは電流値を変更することなく同一電圧で駆動されるため、低消費電力化を図ることができるという効果を有する。また、基準白色の混色構成比に応じて各色の発光光源の発光パルス幅を設定する構成であるため、特別の回路を用いることなく、白色バランスの良好な表示を行なうことができる。加えて、本実施形態においては、各色の発光光源間の発光パネル幅の比を任意に調整し得る構成とすれば、容易に色バランスを好みに応じて制御することも可能である。
【００３３】
なお、本実施形態における液晶パネル２としては、応答速度が速いπモードを有する液晶を用いたり、ＴＮ液晶セルのセルギャップを狭くしたものや、ＯＣＢ液晶モードなどを適用することができる。また、光源としては、冷陰極管や熱陰極管などの蛍光管の他に、ＬＥＤ、無機・有機ＥＬ発光素子などを用いることができる。さらに、本実施形態では、バックライトシステム３として、導光板３１に反射板、プリズムシート、拡散板を備えたものを用いたが、これに限定されるものではなく、各種の構造のバックライトシステムを適用することが可能である。要は、同一電圧で駆動される発光効率が最適化された光源を用いる場合に、本実施形態の駆動方法を適用することが可能となる。
【００３４】
（実施形態２）
図６は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態２を示す分解斜視図である。本実施形態の液晶表示装置１１０では、上記した実施形態１と同様に時分割駆動される白黒表示の液晶パネル１２０の後方に時分割発光駆動されるバックライトシステム１３０を配置した構成である。本実施形態において、上記した実施形態１と異なる点は、バックライトシステム１３０を構成する赤発光光源１３０Ｒ、緑発光光源１３０Ｇ、青発光光源１３０Ｂが、導光板１３１の４つの周側面に沿ってこの導光板１３１を取り囲むように配置されている点である。また、本実施形態では、各色の発光光源１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂの発光パルス幅は同一に設定されている点で上記した実施形態１と異なる。
【００３５】
本実施形態では、赤発光光源１３０Ｒ、緑発光光源１３０Ｇ、青発光光源１３０Ｂが、所定の同一電圧で駆動される線状（細径直管状）の蛍光管であり、この電圧で最適な発光効率が得られるように設定されているが、それぞれの光源の延べ長さが光源固有の光の強さ（明るさ）を考慮して異なる長さに補正・設定されている。すなわち、赤発光光源１３０Ｒ、緑発光光源１３０Ｇ、青発光光源１３０Ｂが相互に、時分割で加法混色されたときに基準白色を構成するように設定されている。さらに具体的には、図６に示すように、１本の赤発光光源１３０Ｒが導光板１３１の一つの側面に沿って配置され、赤発光光源１３０Ｒが配置された側面と対向する側面に青発光光源１３０Ｂが配置され、残りの対向する二つの側面には緑発光光源１３０Ｇがそれぞれ１本ずつ配置されている。赤発光光源１３０Ｒの長さをＬＲ、緑発光光源１３０Ｇの長さをＬＧ、青発光光源１３０Ｂの長さをＬＢとすると、基準白色の混色構成比に応じて異なる延べ長さになるように、例えば２ＬＧ＞ＬＲ＞ＬＢの関係になるように設定されている。
【００３６】
本実施形態によれば、発光光源の発光効率が最適な状態で発光光源どうしの色の強さ（明るさ）を補正することができる。このため、駆動回路側を変更することなく、白色バランスの良好な時分割駆動の液晶表示装置１１０を得ることができる。
【００３７】
（実施形態３）
図７は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態３を示す分解斜視図である。本実施形態の液晶表示装置２１０は、時分割駆動される白黒表示の液晶パネル２２０と、この液晶パネル２２０の後方に配置されたバックライトシステム２３０と、からなる。
【００３８】
本実施形態のバックライトシステム２３０は、拡散板２３１と、面状光源としてのＥＬ発光パネル２３２とからなる。拡散板２３１は、ＥＬ発光パネル２３２で発生した光を拡散させて、明るさを面内で均一にする機能を有する。
【００３９】
ＥＬ発光パネル２３２は、赤色光を発光する赤発光ＥＬ素子２３２Ｒと、緑色光を発光する緑発光ＥＬ素子２３２Ｇと、青色光を発光する青発光ＥＬ素子２３２Ｂと、が、順次平行に並べられ、このようなＲ、Ｇ、Ｂの組み合わせが複数組配置されてストライプ状をなすように形成されている。なお、同じ色の発光を行なうＥＬ素子どうしは、それぞれの色の発光を時分割で行なう場合にＥＬ発光パネル２３２内での明るさを面内で均一にするため、それぞれ等間隔に配置・形成されている。図８は、図７のＡ−Ａ断面を示す要部断面図である。図８に示すように、ＥＬ発光パネル２３２は、例えばガラスでなる基板２３３の上に、電子注入電極としてのカソード電極２３４がストライプ状に形成されている。そして、カソード電極２３４を含む基板２３３の上には、赤発光ＥＬ素子２３２Ｒ、緑発光ＥＬ素子２３２Ｇ、青発光ＥＬ素子２３２Ｂのそれぞれの形成領域に、電界印加によりそれぞれの色の光を発光する有機ＥＬ材料層２３５Ｒ、２３５Ｇ、２３５Ｂが隣接して形成されている。さらに、有機ＥＬ材料層２３５Ｒ、２３５Ｇ、２３５Ｂが形成された発光領域全体に亙って、正孔注入電極としてのアノード電極２３６が、透明性を有するＩＴＯ（indium tin oxide）膜で形成されている。なお、基板２３３の背面には、後方への光漏れの防止と光の利用効率の向上のために、反射機能もしくは光遮断機能を有する光透過防止層２３７が全面に形成されている。
【００４０】
特に、本実施形態では、赤発光ＥＬ素子２３２Ｒ、緑発光ＥＬ素子２３２Ｇ、青発光ＥＬ素子２３２Ｂのそれぞれの発光面積の比が、これらＥＬ素子が時分割発光駆動された際に、これらの発光光の混色により基準白色が構成できるような比に設定されている。なお、このようにＥＬ素子の発光面積はカソード電極２３４の面積の比で決定できるため、例えばカソード電極２３４のパターン形成の段階で容易に補正を加えることができる。
【００４１】
本実施形態では、バックライトシステム２３０を構成する各色の光源が（有機）ＥＬ素子でなるため、それぞの素子には直流電力が印加される。これら赤発光ＥＬ素子２３２Ｒ、緑発光ＥＬ素子２３２Ｇ、青発光ＥＬ素子２３２Ｂを駆動するタイミングは、上記した実施形態１の液晶表示装置と略同様のタイミングで時分割発光駆動される。なお、本実施形態と実施形態１との異なる点は、各ＥＬ素子の発光パルス幅は等しく設定されている点である。なお、本実施形態における各ＥＬ素子に接続される駆動回路は、ＤＣ電源回路で構成される。
【００４２】
本実施形態では、このように基準白色の混色構成比に応じて異なる発光面積に設定する構成としたことにより、液晶パネル２２０側の設定を変更することなく画像の品質を向上させるという効果を有する。また、有機ＥＬ素子を光源として用いることにより、液晶表示装置１自体の薄型化・軽量化および低消費電力化を図れるという効果がある。
【００４３】
（実施形態４）
図９は、本発明に係る液晶表示装置の実施形態４を示す斜視図である。本実施形態の液晶表示装置３１０では、同図に示すように、透過型白黒表示の時分割駆動される液晶パネル３２０と、その後方に配置されたバックライトシステム３３０とから大略構成されている。
【００４４】
本実施形態の特徴は、バックライトシステム３３０が、ダイクロイックプリズム３３１と、このダイクロイックプリズム３３１における、液晶パネル３２０と対向する面のうち後方側の面に配置された緑色発光を行なう緑発光ＥＬ素子３３２Ｇと、緑発光ＥＬ素子３３２Ｇを挟んで対向する面に配置された赤発光ＥＬ素子３３２Ｒと、青発光ＥＬ素子３３２Ｂと、から構成されている。なお、図９に示す３３１Ｂはダイクロイックプリズム３３１の青色光反射面であり、３３１Ｒは赤色光反射面である。本実施形態では、ＥＬ素子として、有機ＥＬ材料を用いた有機ＥＬ素子もしくは発光層に無機ＥＬ材料を用いた無機ＥＬ素子を適用することができる。
【００４５】
本実施形態では、緑発光ＥＬ素子３３２Ｇの発光光は、ダイクロイックプリズム３３１を介して直進して液晶パネル３２０に全面に亙って照射される。また、青発光ＥＬ素子３３２Ｂの発光光は青色光反射面３３１Ｂで反射されて液晶パネル３２０に全面に亙って照射される。さらに、赤発光ＥＬ素子３３２Ｒの発光光は赤色光反射面３３１Ｒで反射されて液晶パネル３２０に全面に亙って照射される。
【００４６】
そして、本実施形態では、ダイクロイックプリズム３３１を用いたバックライトシステム３３０から液晶パネル３２０へ照射される各色の強さを考慮して、各ＥＬ素子の発光パルス幅を制御する。本実施形態における駆動系の構成は、上記した実施形態１と略同様であるため説明を省略する。特に、本実施形態では、拡散板を用いることなく均一な発光光を液晶パネル２へ照射させることができるという利点がある。
【００４７】
さらに、本実施形態においても、時分割発光駆動により基準白色を加法混色するように発光パルス幅を、それぞれのＥＬ素子の発光光の混色構成比に応じてパルス幅の設定を行なっているため、白色バランスが良好となり画質を向上するという効果を有する。
【００４８】
以上、実施形態１から実施形態４までを説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、構成の要旨に付随する各種の変更が可能である。例えば、上記した実施形態２では、蛍光管でなる、赤発光光源３Ｒ、緑発光光源３Ｇ、青発光光源３Ｂの発光パルス幅を同一に設定したが、それぞれの光源の延べ長さの補正と、発光パルス幅の補正との両方を行なう構成としてもよく、光源の延べ長さで補正し得ない分を発光パルス幅の補正で補うことも可能である。また、上記した実施形態２においては、蛍光管の延べ長さを補正する構成であるが、蛍光材料を変えることにより混色により基準白色を構成するように材料を補正することも可能である。さらに、上記した各実施形態では、液晶パネル２としては、応答速度が速いπモードを有する液晶を用いたり、ＴＮ液晶セルのセルギャップを狭くしたものや、ＯＣＢモードなどを適用するものであるが、応答速度条件を備える他の液晶や、他のモードを適用することも勿論可能である。また、上記した実施形態では１８０ＨｚでＲ、Ｇ、Ｂの画面を書き込むように設定したが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の実施形態１を示す分解斜視図。
【図２】実施形態１の液晶表示装置の回路ブロック図。
【図３】実施形態１の液晶表示装置の駆動方法を示すタイミングチャート。
【図４】液晶の光学応答を示す図。
【図５】液晶の光学応答を示す図。
【図６】本発明に係る液晶表示装置の実施形態２を示す分解斜視図。
【図７】本発明に係る液晶表示装置の実施形態３を示す分解斜視図。
【図８】図７のＡ−Ａ断面の要部断面図。
【図９】本発明に係る液晶表示装置の実施形態４を示す分解斜視図。
【図１０】従来の時分割駆動を行なう液晶表示装置のタイミングチャート。
【図１１】蛍光管の発光効率のデューティ依存性と発光効率との関係を示す図。
【符号の説明】
１、１１０、２１０、３１０ 液晶表示装置
２、１２０、２２０、３２０ 液晶パネル
３、１３０、２３０、３３０ バックライトシステム
３Ｒ、１３０Ｒ 赤発光光源
３Ｇ，１３０Ｇ 緑発光光源
３Ｂ，１３０Ｂ 青発光光源
３１、１３１ 導光板
２３２ ＥＬ発光パネル
２３２Ｒ、３３２Ｒ 赤発光ＥＬ素子
２３２Ｇ、３３２Ｇ 緑発光ＥＬ素子
２３２Ｂ、３３２Ｂ 青発光ＥＬ素子
１１ タイミングコントローラ
１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ フィールドメモリ
１３ 走査ドライバ
１４ データドライバ
１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂ （光源用）駆動回路
Claims (9)
- 画像信号に基づき時分割で駆動される複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの後方に配置され、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ発光する３つの単色発光光源と、を備えてカラー表示を行う液晶表示装置であって、
前記赤色、緑色及び青色に対応する画像信号を色毎に分けて蓄積する複数のメモリと、前記単色発光光源各々の発光駆動のタイミングと駆動パルス幅を制御するタイミングコントローラと、を備え、
１フレーム期間を構成する赤色画像表示期間、緑色画像表示期間、青色画像表示期間の３つのサブフレーム期間それぞれにおいて、前記複数のメモリに蓄積された画像信号から赤色、緑色及び青色の色毎の画像信号を対応する前記複数の画素に書き込む時間は同一時間に設定されており、
前記３つの単色発光光源は、同一電圧で時分割発光駆動されると共に、前記３つの単色発光光源より出射される光の色の合成色が基準白色となるように、前記駆動パルス幅が、基準白色の混色構成比に応じて設定されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 画像信号に基づき時分割で駆動される複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの後方に配置され、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ発光する３つの単色発光光源と、を備えてカラー表示を行う液晶表示装置であって、
前記赤色、緑色及び青色に対応する画像信号を色毎に分けて蓄積する複数のメモリと、前記単色発光光源各々の発光駆動のタイミングと駆動パルス幅を制御するタイミングコントローラと、を備え、
１フレーム期間を構成する赤色画像表示期間、緑色画像表示期間、青色画像表示期間の３つのサブフレーム期間それぞれにおいて、前記複数のメモリに蓄積された画像信号から赤色、緑色及び青色の色毎の画像信号を対応する前記複数の画素に書き込む時間は同一時間に設定されており、
前記３つの単色発光光源は、同一電圧で時分割発光駆動されると共に、前記３つの単色発光光源それぞれの発光面積は異なることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記３つの単色発光光源の駆動パルス幅は等しく設定されていることを特徴とする、請求項２記載の液晶表示装置。
- 画像信号に基づき時分割で駆動される複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの後方に配置され、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ発光する３つの単色発光光源と、を備えてカラー表示を行う液晶表示装置であって、
前記赤色、緑色及び青色に対応する画像信号を色毎に分けて蓄積する複数のメモリと、前記単色発光光源各々の発光駆動のタイミングと駆動パルス幅を制御するタイミングコントローラと、を備え、
１フレーム期間を構成する赤色画像表示期間、緑色画像表示期間、青色画像表示期間の３つのサブフレーム期間それぞれにおいて、前記複数のメモリに蓄積された画像信号から赤色、緑色及び青色の色毎の画像信号を対応する前記複数の画素に書き込む時間は同一時間に設定されており、
前記３つの単色発光光源は、同一電圧で時分割発光駆動されると共に、前記３つの単色発光光源それぞれの延べ長さは異なることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記３つの単色発光光源の駆動パルス幅は等しく設定されていることを特徴とする、請求項４記載の液晶表示装置。
- 前記３つの単色発光光源より出射される光の色の合成色が基準白色となるように、前記３つの単色発光光源の延べ長さと駆動パルス幅が基準白色の混色構成比に応じて設定されることを特徴とする、請求項４記載の液晶表示装置。
- 前記３つの単色発光光源は、蛍光管でなり、基準白色を構成するようにそれぞれの混色構成比に応じて蛍光材料が選択されていることを特徴とする、請求項１記載の液晶表示装置。
- 前記３つの単色発光光源は、エレクトロルミネッセンス発光素子でなることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 画像信号に基づき時分割で駆動される複数の画素を有する液晶パネルと、前記液晶パネルの後方に配置され、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ発光する３つの単色発光光源と、を備えてカラー表示を行う液晶表示装置の駆動方法であって、
１フレーム期間を構成する赤色画像表示期間、緑色画像表示期間、青色画像表示期間の３つのサブフレーム期間それぞれにおいて、前記複数のメモリに蓄積された画像信号から赤色、緑色及び青色の色毎の画像信号を対応する前記複数の画素に同一時間で書き込み、
前記３つの単色発光光源を同一電圧で時分割発光駆動すると共に、前記３つの単色発光光源より出射される光の色の合成色が基準白色となるように、前記駆動パルス幅を基準白色の混色構成比に応じて制御することを特徴とする液晶表示装置の駆動方法。
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