JP3952362B2 - 時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法 - Google Patents

時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法 Download PDF

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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に係り、さらに詳細には時分割（Ｆｉｅｌｄ Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ）方式液晶表示装置及びそのカラー映像表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置の駆動原理は、液晶の光学的異方性と分極性質を利用する。前記液晶は構造が細くて長いために分子の配列に方向性を持っており、人為的に液晶に電界を印加して分子配列の方向を制御できる。
【０００３】
したがって、前記液晶の分子配列方向を任意に調節すれば、液晶の分子配列が変わり、光学的異方性によって前記液晶の分子配列方向に光が屈折して画像情報を表現できる。
【０００４】
現在にはスイッチング素子である薄膜トランジスタとこの薄膜トランジスタに連結された画素電極が行列方式で配列された能動行列液晶表示装置（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ ＬＣＤ：ＡＭ−ＬＣＤ）が解像度及び動映像実現能力が優秀で最も注目されている。
【０００５】
以下、このような駆動原理によって画面を実現する一般的な液晶表示装置に関して説明する。
【０００６】
図１は、一般的な液晶表示装置の概略的な断面図である。
図示したように、一般的な液晶表示装置１０は、カラーフィルタ基板である上部基板２０と、この上部基板２０と一定間離隔されて対向されているアレー基板である下部基板４０と、この上の、下部基板２０、４０間に充填された液晶層３０と、この下部基板４０の背面に位置して、上、下部基板２０、４０と液晶層３０で構成される液晶パネル１５に光を供給するバックライト５０で構成される。
【０００７】
前記上部基板２０の透明基板１下部には特定波長帯の光のみを透過して残りの光は吸収するＲ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）セル２２ａとＲ、Ｇ、Ｂセル２２ａ間のギャップ（ｇａｐ）を調節して下部基板４０の液晶配列を制御できない領域上の光の遮断及び薄膜トランジスタへの光照射を防止するブラックマトリックス２２ｂでなされたカラーフィルタ２２が位置している。
【０００８】
このカラーフィルタ２２の下部には液晶に電圧を印加する片側電極役割をする上部透明電極２４が位置している。
【０００９】
前記下部基板４０の透明基板１の上部にはスイッチング役割をする薄膜トランジスタＴとこの薄膜トランジスタＴから信号を印加受けて前記液晶層３０に電圧を印加する他の片側の電極役割をする下部透明電極４２が形成されている。
【００１０】
この薄膜トランジスタＴは、図示しなかったゲート電極とソース、ドレーン電極で構成される。
【００１１】
しかし、このような構造でなされた一般的な液晶表示装置では次のような問題点がある。
【００１２】
第一は、前記カラーフィルタの光の透過率は、最大３３％以下でこのカラーフィルタに到達した光の損失が大きいために、輝度を高めるためにバックライトを明るくしなければならないので消費電力が大きくなるという点である。
【００１３】
第二は、このようなカラーフィルタは、液晶表示装置の他の材料に比べて非常に高価なので、液晶表示装置の製造費用を上昇させる要素になっているという点である。
【００１４】
このような液晶表示装置の問題点を解決するために、提案されたものがカラーフィルタなしにフルカラー（ｆｕｌｌ−ｃｏｌｏｒ）を実現できる時分割方式の液晶表示装置である。
【００１５】
一般的な液晶表示装置のバックライトは、常に点った状態で白色光を液晶パネルに供給する方式であるが、時分割方式液晶表示装置は１フレームに対してＲ、Ｇ、ＢバックライトのＲ、Ｇ、Ｂ光源を順次に一定な時間間隔で点灯してカラー映像を表示する方式である。
【００１６】
このような時分割方式は、１９６０年頃に紹介された技術であるが、高速の応答速度を有する液晶モードとこのような液晶の応答速度に応じる光源に対する技術が続かなければならないために実現されるに難しかった。
【００１７】
しかし、最近は液晶表示装置技術の驚くべき発展で高速の応答速度特性を有する強誘電性液晶（ＦＬＣ；Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ）またはＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶モードと高速点灯が可能なＲ、Ｇ、Ｂバックライトを利用した時分割方式液晶表示装置が提案されている。
【００１８】
特に、この時分割方式液晶表示装置用液晶モードではＯＣＢモードを主に利用するが、ＯＣＢセル（ｃｅｌｌ）は上、下部基板の向かい合う面に同一な方向にラビング処理をした後、一定な電圧を印加してベンド（ｂｅｎｄ）構造を形成することであって、電圧印加時液晶分子が速く動くようになって液晶が再配列することにかかる時間、すなわち応答時間が大体５ｍ／ｓｅｃ以内に非常に速くなる。したがって、前記ＯＣＢモードの液晶セルは高速応答特性で画面に残像をほとんど残さないので時分割方式液晶表示装置に非常に好適である。
【００１９】
図２は、一般的な時分割方式液晶表示装置の概略的な断面図である。
図示したように、一般的な時分割方式液晶表示装置６０は、上部基板６４とアレー基板である下部基板６６とこの上、下部基板６４、６６間に充填された液晶層７０とこの上、下部基板６４、６６と液晶層７０で構成される液晶パネル６２に光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ３色バックライト７２で構成される。
【００２０】
前記上、下部基板６４、６６の前記液晶層７０と向かい合う面にはこの液晶層７０に電圧を印加する電極役割をする上、下部透明電極６５、６７が各々形成されている。
【００２１】
この上部基板６４の透明基板１と上部透明電極６５間には、前記下部基板６６の下部透明電極６７を除外した領域での光を遮断するブラックマトリックス６１が形成されている。
【００２２】
前記下部基板６６の透明基板１上には下部透明電極６７と電気的に連結されているスイッチング素子である薄膜トランジスタＴが上部基板６４のブラックマトリックス６１と対応する位置に形成されている。
【００２３】
この薄膜トランジスタＴは図示しなかったゲート電極とソース、ドレーン電極で構成される。
【００２４】
前記のような時分割方式液晶表示装置６０が一般的な液晶表示装置といちばん区別される特徴は、カラーフィルタが要らない点と、バックライトのＲ、Ｇ、Ｂ光源を別個に点灯させる構造のバックライトである点である。
以下、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源を有するバックライトを説明の便宜上Ｒ、Ｇ、Ｂバックライトと称する。
【００２５】
このようなＲ、Ｇ、Ｂバックライト７２は、これを一つのインバータ（図示せず）で駆動して各色毎に１秒当たり６０回ずつ総１８０回程を点灯させることによって目の残像効果を起こしＲ、Ｇ、Ｂ３色を混ざるようにして色を表現する方式である。
【００２６】
このようなＲ、Ｇ、Ｂバックライト７２はＲ、Ｇ、Ｂ光源が毎秒１８０回ずつ点滅するが、ちらりと見てはそのまま光っているように見える。
【００２７】
例えば、まずＲ光源を点灯させて次にＢ光源を点灯させるようになれば残像効果で人目に紫色が見えることを応用した。
【００２８】
すなわち、このような時分割方式液晶表示装置は、カラーフィルタがない液晶表示装置であって一般的な液晶表示装置でカラーフィルタの光透過率が低くて全体輝度率が落ちる問題を克服して、また３色バックライトでフルカラーを実現できるので、高輝度高鮮明の特性と、高価の材料であるカラーフィルタの省略で製造費用が節減された液晶パネルを提供できて大面積液晶表示装置に好適な長所がある。
【００２９】
すなわち、一般的な液晶表示装置は、上述したようにＣＲＴに比べて特に値段や鮮明度面で遅れたが時分割方式液晶表示装置ではこのような問題を解決できる。
【００３０】
図３Ａ、図３Ｂは、一般的な時分割方式液晶表示装置用バックライトの断面を図示した断面図であって、図３Ａではウェーブガイド型バックライト、図３Ｂは直下型バックライトに関して示した。
【００３１】
図３Ａで図示したこのウェーブガイド型Ｒ、Ｇ、Ｂバックライト７４は液晶パネル６２の一側面または両側面に一列に配置したＲ、Ｇ、Ｂ光源を置いて図示しなかった導光板、反射板から光線を受けて拡散する照明器具として光源としては冷陰極管ランプ（ＣＣＦＬ；Cold Cathode Fluorescent Lamp）が主に用いられ、薄形で重量が軽くて消費電力が低くて携帯用コンピュータへの適用に好適である。
【００３２】
図３Ｂで図示したこの直下型Ｒ、Ｇ、Ｂバックライト７６はＲ、Ｇ、Ｂ光源７５が散乱板７７下端部に位置して、液晶パネル６２全面に直接照光する方式で一つのＲ、Ｇ、Ｂ光源７５が１単位になって複数が水平に一列に配置されている。
【００３３】
このような直下型は、輝度が重要視される映像装置に主に使われるが、自体的に厚くて輝度の均一性を維持するために散乱が多くなるので電力消費が大きい。
【００３４】
図４Ａは、一般的な時分割方式液晶表示装置の駆動（ｄｒｉｖｉｎｇ）方式を説明するためのアレー基板の一部分に対する図面である。
【００３５】
図示したように、一般に液晶表示装置のアレー基板である下部基板上には横方向のゲートライン７８とこのゲートライン７８と直交するデータライン８０とゲートライン７８及びデータライン８０が交差する位置に形成される薄膜トランジスタＴとこの薄膜トランジスタＴと電気的に連結されている画素電極７９が形成されている。
【００３６】
一般的な液晶表示装置の駆動方式は、このデータライン８０に映像信号を印加して、前記ゲートライン７８に電気的パルスを走査（ｓｃａｎ）方式で印加して構成される。
【００３７】
液晶表示装置は、ゲートライン７８に選択的なゲートパルス電圧が印加されることによって駆動されるが、画質の改善のためにこのようなゲートパルス電圧の印加方式はゲート走査入力装置によって一回に１ラインずつ電圧を印加して連続的に次の隣接したゲートライン７８に移動して印加する先順次駆動方式が用いられて、すべてのゲートライン７８にゲートパルス電圧が印加されると１フレーム（ｆｒａｍｅ）が完成される。
【００３８】
すなわち、ゲートパルス電圧がｎ番目ゲートライン７８に印加されるとゲートパルス電圧が印加されたゲートライン７８に連結されたすべての薄膜トランジスタＴが同時にターンオン（ｔｕｒｎ−ｏｎ）されて、このようなターンオンされた薄膜トランジスタＴを通してデータライン８０の画像信号が液晶セル及び貯蔵キャパシタに蓄積される。
【００３９】
したがってこのような液晶セルに蓄積されたデータ映像信号とこの映像信号の電圧によって液晶セル内の液晶分子は再配列されてバックライト光が液晶セルを通過して所望する画面を実現する。
【００４０】
図４Ｂでは、一般的な時分割方式液晶表示装置の駆動方式に関するタイムチャートに関する図面を図示した。
【００４１】
一般に時分割方式液晶表示装置の駆動方式は、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源別全体薄膜トランジスタを走査後、その次に電圧の印加によって液晶が完全に再配列されると、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源を各々点灯する方式で構成される。
【００４２】
すなわち、全体駆動領域に対してバックライトは１フレームに対して光源別に１回点灯する方式で構成される。
【００４３】
各光源別にこのような駆動過程は１周期（１／４ｆ）内に行われなければならない。
すなわち、一つの光源を基準にみた時１周期は、
１／４ｆ（９０）＝ｔＴＦＴ（９２）＋ｔＬＣ（９４）＋ｔＢＬ（９６）
（ｆ：フレーム周波数、ｔＴＦＴ：全体薄膜トランジスタの走査時間、ｔＬＣ：割り当てられた（ａｓｓｉｇｎｅｄ）液晶の応答時間、ｔＢＬ：バックライト閃光時間（flash time））に示すことができる。
【００４４】
この時、このｔＢＬ（９６）を一定値にする時、液晶表示装置の設計条件によってもしもｔＴＦＴ（９２）が増加すれば１フレームの間隔は固定されているので、ｔＬＣ（９４）の必要な大きさは減少される。
【００４５】
もしも、ｔＬＣ（９４）が減少し、割り当てられた液晶の応答時間に比べて実際液晶の応答時間が長ければ、割り当てられた液晶が好都合に配列される前にバックライトが発光されて画面色が不均一に分布する問題が発生する。
【００４６】
図５は、一般的な時分割方式液晶表示装置の１フレーム単位カラー映像表示順序図である。
【００４７】
一般的な時分割方式液晶表示装置でカラー映像表示方法は１フレーム時間を１／６０秒にして、この１／６０秒に対してＲ、Ｇ、ＢバックライトのＲ、Ｇ、Ｂ三色光源が各々１／１８０秒（５．５ｍｓｅｃ）ずつ順次に点滅（ｏｎ／ｏｆｆ）する方式で構成される。
【００４８】
この時、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ光源が１フレームで実質的にともる時間は各々１／１８０秒より短くなる。なぜなら、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源が連続にオン状態で映像を実現するようになればＲ、Ｇ、Ｂ間に相互色干渉がおきる場合があるからである。
【００４９】
図示したように、一般的な時分割方式液晶表示装置でカラー映像を表示する順序は、画面の基本単位である１フレームＦに対してＲ、Ｇ、Ｂ３個のサブフレームｓ１、ｓ２、ｓ３を構成して、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源８０ａ、８０ｂ、８０ｃ各々１／１８０秒間隔で順次にオン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）し、液晶パネル６２に光を供給してカラー映像を表示する。
【００５０】
以下、記述する内容は前記時分割方式液晶表示装置と同じ方式で４色光源を利用してカラー映像を表示する映像機器に対する説明である。
【００５１】
図６は、プロジェクター（Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）装備で利用されている時分割方式のＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇhｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）の１フレーム単位カラー映像表示順序図である。
【００５２】
この時分割方式ＤＬＰは、プロジェクターに採択される投射エンジンシステムであって、この時分割方式ＤＬＰは米国テキサス・インスツルメンツ社が開発した微細反射鏡集合体であるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）で形成した半導体素子を利用する方式である。
【００５３】
この時分割方式ＤＬＰは、ミラーの反射原理を利用して投射するために光の利用効率が高くて、光源を後面から投射する透過型液晶表示装置より高輝度を実現できる。またすべての制御をデジタル方式で処理するために解像度においても液晶表示装置を追い抜いて、単板構造であるために小型化にも有利な製品として評価されている。
【００５４】
このようなＤＬＰでは液晶の代りに非発光素子を利用して光の屈折率を調節する。
図示したように、前記時分割方式ＤＬＰパネル８２は１／６０秒の１フレームＦをＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの４色光源８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄを利用して各々１／２４０秒ずつの第１、２、３、４サブフレームｓ'１、ｓ'２、ｓ'３、ｓ'４に対して上述した時分割方式液晶表示装置と同じ方式で順次にＤＬＰパネル８２に光を投射してカラー映像を表示する方法で構成される。
【００５５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記既存の時分割方式液晶表示装置や時分割方式ＤＬＰではＲ、Ｇ、ＢまたはＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗのカラーを１フレーム当たり同一な時間に分けて映像を表示するために、画面の特性上一種の色を強調したり、最大輝度の範囲をひろめるのに限界があって、また既存の時分割液晶表示装置では薄膜トランジスタの設計を異なるようにして、走査時間が変わる場合液晶の応答時間に影響をおよぼして画面上に光漏れ現像が発生する問題点がある。
【００５６】
前記問題点を解決するために、本発明ではＲ、Ｇ、Ｂバックライトの点灯速度を調節することができるプロセッサーを構成して、画面を分割して、分割領域別に光源を点灯することによって液晶の遅い応答速度を補償して高速駆動を実現できることを目的にする。
【００５７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の一つの実施例によれば、液晶が介在し、下部基板を含む液晶パネルと；前記液晶パネルの下部に位置して光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源を有するバックライトと；前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各光源の点灯速度を調節する映像処理プロセッサー（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）とを含む時分割方式液晶表示装置を提供する。
【００５８】
前記液晶は電圧印加時ベンド構造をなすＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードであって、前記バックライトのＲ、Ｇ、Ｂ光源は前記下部基板の一側に位置したり、または前記下部基板と水平に複数設けられている方式であり、前記バックライトは第４光源をさらに含んで、前記第４光源はＧとＢ間の色範囲に該当する色であることを特徴とする。
【００５９】
本発明のまた別実施例によれば、液晶が介在し、下部基板を含む液晶パネルと、前記液晶パネルの下部に位置して光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源を有するバックライトと；前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各光源の点灯速度を調節する映像処理プロセッサーを含む時分割方式液晶表示装置で、前記映像処理プロセッサーを通してフレーム周期を１／４ずつの第１、２、３、４サブフレームにして、第１、２、３サブフレームではＲ、Ｇ、Ｂ光源を順次にオンオフして、第４サブフレームでＲ、Ｇ、Ｂ光源中３個以下の光源を組合せてオンオフする段階を含む時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法を提供する。
【００６０】
前記第４サブフレームでオン状態になる光源の組合せは全てオフ（ａｌｌ ｏｆｆ）、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇ＋Ｂ、Ｒ＋Ｂ、Ｒ＋Ｇ、全てオン（ａｌｌ ｏｎ）中いずれか一種の場合であって、前記１フレームを１／６０秒にして、前記各々のサブフレームで光源の点灯時間は１／２４０秒より短くすることを特徴とする。
【００６１】
本発明のまた他の特徴では、液晶が介在し、下部基板を含む液晶パネルと、前記液晶パネルの下部に位置して光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源を有するバックライトと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各光源の点灯速度を調節する映像処理プロセッサーとを含み、前記映像処理プロセッサーを通してフレーム周期を１／４ずつの第１、２、３、４サブフレームにして、第１、２、３サブフレームではＲ、Ｇ、Ｂ光源を順次にオンオフして、第４サブフレームでＲ、Ｇ、Ｂ光源中３個以下の光源を組合せてオンオフする段階を含む時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法において、カラー映像入力信号でＲ、Ｇ、Ｂを２５６グレーレベル（ｇｒａｙ ｌｅｖｅｌ）に分類した後、前記グレーレベルを基準に前記時分割方式液晶表示装置の最大輝度値を定める段階と；全体画面の映像信号を受けてＲ、Ｇ、Ｂの平均輝度値を求める段階と；前記Ｒ、Ｇ、Ｂの平均輝度値の大きさで最大輝度値より大きな値を有する光源を第４サブフレームでオン状態にする段階と；前記オン状態になる光源の条件によってＲ、Ｇ、Ｂの入力値と第４サブフレームの入力値を前記映像処理プロセッサーを通して変換させる段階とを含む時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法を提供する。
【００６２】
前記第４サブフレームでオン状態になる光源の組合せは、全てオフ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇ＋Ｂ、Ｒ＋Ｂ、Ｒ＋Ｇ、全てオン中いずれか一種の場合であって、前記第４サブフレームでオン状態になる光源はＲ、Ｇ、Ｂの最大輝度値を基準にし、前記１フレームを１／６０秒にして、前記各々のサブフレームで光源の点灯時間は１／２４０秒より短くすることを特徴とする。
【００６３】
本発明のまた他の実施例によれば、上部基板と、前記上部基板と一定間離隔されてスイッチング素子である薄膜トランジスタが形成された下部基板と、前記上、下部基板間に充填された液晶層と、前記下部基板の下部に位置して光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源を有するバックライトと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各光源の点灯速度を調節する映像処理プロセッサーとを含む時分割方式液晶表示装置において、前記液晶パネルの駆動領域をｎ個に分割する段階と；前記薄膜トランジスタ及び液晶の応答後各光源を分割駆動領域別に点灯する周期単位で液晶表示装置を分割駆動する段階と；前記分割駆動領域上の各光源の時間概念領域間に間隔（ｉｎｔｅｒｖａｌ）を置く段階とを含む時分割方式液晶表示装置の分割駆動方法を提供する。
【００６４】
前記間隔は、２番目分割駆動領域から形成することを特徴として、前記液晶を電圧印加時ベンド構造をなすＯＣＢモードにする場合、前記光源の領域間の間隔は０．５ｍｓｅｃ〜１ｍｓｅｃにして、前記駆動領域をｎ個に分割する基準は液晶表示装置の解像度または液晶の応答速度であり、前記バックライトの点灯時間はこの液晶表示装置の解像度及び液晶の応答速度に依存する。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を望ましい実施例を通して詳細に説明する。
【００６６】
図７は、本発明の時分割方式液晶表示装置の概略的な図面である。
図示したように、液晶が介在し、下部基板を含む液晶パネル１００と、この液晶パネル１００に光を供給するＲ、Ｇ、Ｂバックライト１１０と、このＲ、Ｇ、Ｂバックライト１１０のＲ、Ｇ、Ｂ光源の点灯速度を調節する映像処理プロセッサー１２０で構成される。
【００６７】
前記液晶パネル１００及びＲ、Ｇ、Ｂバックライト１１０は前記図２で上述した構造の時分割方式液晶表示装置と同じ構造を有する。
【００６８】
特に、液晶モードでは高速の応答速度特性を有する強誘電性液晶、ＯＣＢまたはＴＮ等にする。
【００６９】
そして、前記液晶の代りに前記図６で上述したＤＬＰと同じように非発光素子を用いることもできる。
【００７０】
以下、前記映像処理プロセッサー１２０によってＲ、Ｇ、Ｂバックライト１１０の点灯速度を調節する方法及びアルゴリズムに対して説明する。
【００７１】
図８は、本発明の時分割方式液晶表示装置の１フレーム単位カラー映像表示順序図に関する。
【００７２】
本発明の時分割方式液晶表示装置ではＲ、Ｇ、Ｂ各々に該当する映像信号が液晶表示装置に入力されると、これを映像処理プロセッサーを通してフレーム単位光源の点灯速度を変換させる。
【００７３】
図示したように、１フレームＦ単位でＲ、Ｇ、Ｂバックライト１１０を利用して液晶パネル１００に光を供給する方式は、フレームＦ周期を１／４ずつのサブフレームに分けて、この第１、２、３サブフレームＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３では各々Ｒ、Ｇ、Ｂ光源１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを順次に点灯して、第４サブフレームＳＦ４ではＲ、Ｇ、Ｂ光源１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ中３個以下の光源を組合せて点灯することによってカラー映像を表示する。
【００７４】
図面上には、前記第４サブフレームＳＦ４で点灯される光源を便宜上Ｘ光源１１０ｄに図示した。
【００７５】
さらに詳細に説明すると、第４サブフレームＳＦ４でオン状態になる光源の選択は例えば、画面上にＲ成分値が大きな領域では第４サブフレームＳＦ４でＲ光源をオン状態としてＲに対する瞬間輝度を増やす。
【００７６】
もしも、Ｒ、Ｇ、Ｂの補色であるＣ（Ｃｙａｎ）、Ｍ（Ｍａｇｎｅｔａ）、Ｙ（Ｙｅｌｌｏｗ）の１色が特に強い映像では３種色の光源中２個を第４サブフレームＳＦ４でオン状態としてその色に対する輝度を増やすことができる。
【００７７】
また、第４サブフレームＳＦ４ではＲ、Ｇ、Ｂ光源１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを同時にオン状態として最大白色輝度を向上させることもできる。
【００７８】
すなわち、本発明の時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法によると、強調しようとする色の輝度を高めることができるのみならず、多様な色を第４サブフレームで表示することができるので高画質の液晶表示装置を提供できるのみならず、ＴＶ用にも適用できる長所がある。
【００７９】
図９は、本発明の時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示アルゴリズムを示した図面であって、特に１フレームの第４サブフレームでオン状態になる色光源を決定する方法に関する。
【００８０】
前記アルゴリズムの条件は、カラー入力信号でＲ、Ｇ、Ｂは２５６グレーレベルに表示されて、前記時分割方式液晶表示装置でこのグレーレベルが１２７の時最大輝度になる場合に設定した。
【００８１】
図示したようにＳＴ１では、全体画面の映像信号を受ければＲ、Ｇ、Ｂの平均輝度値であるＲａ、Ｇａ、Ｂａを求める段階である。このＲ、Ｇ、Ｂ平均輝度値は（全体グレーレベル−１＝２５５）／２の計算値の整数値である１２８より大きな値である時選択される。
【００８２】
ＳＴ２では、Ｒａ、Ｇａ、Ｂａの大きさで第４サブフレームでオン状態になる光源を決定する段階であって、この第４サブフレームでオン状態になる光源の場合の数は全てオフ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇ＋Ｂ（Ｃ）、Ｒ＋Ｂ（Ｍ）、Ｒ＋Ｇ（Ｙ）、全てオンの８種の場合が可能である。
【００８３】
ＳＴ３では、液晶表示装置の各々の画素別にフレーム周期を１／４ずつに分けたサブフレームの入力値を映像処理プロセッサー（図７の１２０）によって変換させる段階である。
【００８４】
すなわち、Ｒ'、Ｇ'、Ｂ'で示した第４サブフレームでオン状態になる光源は少なくとも輝度値が１２８より大きな値である時オン状態になることを示している。
【００８５】
例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂがすべて１２８グレーレベルより小さい値を有する場合には第４サブフレームでＲ、Ｇ、Ｂ光源が全てオフになる。
【００８６】
そして、Ｒａ値のみが１２８より大きな値を有する時２Ｒａ＞２５５はＲ、Ｇ、Ｂ＝２００、１００、１００である信号はＲ、Ｇ、Ｂ、Ｘ＝７２、１００、１００、１２８に表示される。この時Ｘは第４サブフレームでオン状態になる光源を示し、こういう場合第４サブフレームでＲ光源のみがオン状態になるのでＲのグレーレベルは７２＋１２８＝２００になる。
【００８７】
このような例はＲのみならず、Ｇａ、Ｂａが１２８より大きな場合にも同じ方法で適用する。
【００８８】
そして、例えば、Ｒａ、Ｇａ、Ｂａ値がすべて１２８より大きい場合２Ｒａ、２Ｇａ、２Ｂａ＞２５５には、Ｒ、Ｇ、Ｂ＝２００、２５０、１３０である信号はＲ、Ｇ、Ｂ、Ｘ＝７２、１２２、２、１２８に表示されて、こういう場合第４サブフレームはＲ、Ｇ、Ｂ光源がすべてオン状態である。
【００８９】
この時、ＳＴ３で示した第４サブフレームのデータ値のみならずバックライトの明るさも画面の輝度に関連して変化させることも可能である。
【００９０】
例えば、ＳＴ３によって第４サブフレームでＲ光源がオン状態にある場合で第４サブフレームのＲ光源の輝度を１２８から１１０に変化させれば、Ｒ、Ｇ、Ｂ＝２００、５０、５０である信号はＲ、Ｇ、Ｂ、Ｘ＝７２、５０、５０、１２８、あるいはＲ、Ｇ、Ｂ、Ｘ＝９０、５０、５０、１１０のように示すこともできる。
【００９１】
また、ＳＴ２で平均輝度値が１２８より大きくなければならないという選択条件は異なることができ、前記アルゴリズムは全体画面の平均輝度に対して示したが、全体画面の最大輝度を基準にしても差し支えない。
【００９２】
前記ＳＴ２、ＳＴ３は、映像処理プロセッサー（図７の１２０）を通して調整される。
【００９３】
そして、本発明の時分割方式液晶表示装置用Ｒ、Ｇ、Ｂバックライトは図３Ａ、図３Ｂで上述した構造のバックライト中から選択され、光源のオン／オフは映像処理プロセッサー（図７の１２０）を通して個別的に調整可能である。
【００９４】
前記アルゴリズムは、本発明のカラー映像表示方法の一つの例で提示されたので、本発明の趣旨に外れない範囲内で他の条件のアルゴリズムを利用したカラー映像表示方法の適用も可能である。
【００９５】
図１０は、本発明の時分割方式液晶表示装置の駆動領域の簡略な平面図である。
図示したように、本発明では液晶パネル２００をｎ個（Ｎ１、Ｎ２、．．．．．．．．．、Ｎｎ）の領域に分割することであって、この時の領域の区分は液晶表示装置の解像度及び液晶セルの応答速度によって定まる。
【００９６】
既存の時分割方式液晶表示装置では図４Ｂで説明したように１フレームに対して各光源別に１回点灯をしたが、本発明では駆動領域を分割して各分割された領域別に光源を点灯することによって駆動速度及び輝度を向上させることができる長所がある。
【００９７】
また、既存と異なるように本発明ではフレーム周期を１／４ずつのサブフレームにして各々の光源を点灯して分割駆動をすることを特徴とする。
【００９８】
この液晶パネルとＲ、Ｇ、Ｂバックライトの分割駆動領域の数は必ず一致する必要はなくて、実質的にＲ、Ｇ、Ｂバックライトの分割駆動領域の数がさらに少なく設計することができる。
【００９９】
図１１は、本発明の時分割方式液晶表示装置の分割駆動方式に関する図面である。
図示したように、本発明ではｎ個（Ｎ１、Ｎ２、．．．．．．．．．、Ｎｎ）の分割領域別に薄膜トランジスタと液晶の反応後バックライトを点灯する方式である。
【０１００】
この時、光源別１周期は１／４ｆ（２２０）＝ｔＴＦＴ（２２２）＋ｔＬＣ（２２４）＋ｔＢＬ（２２６）で構成されて、全体駆動領域の光源別薄膜トランジスタＴの走査時間はｔＴＦＴ’（２２１）である。
【０１０１】
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｘ光源順に順次で点灯することにおいて、１フレーム基準で各光源は分割領域別には、Ｎ１のＲ、Ｎ２のＲ、Ｎ３のＲ．．．．．．ＮｎのＲ→Ｎ１のＧ、Ｎ２のＧ、Ｎ３のＧ．．．．．．ＮｎのＧ→Ｎ１のＢ、Ｎ２のＢ、Ｎ３のＢ．．．．．．ＮｎのＢ→Ｎ１のＸ、Ｎ２のＸ、Ｎ３のＸ．．．．．．ＮｎのＸの順序とおり分割点灯される。
【０１０２】
このＸ光源は、Ｒ、Ｇ、Ｂバックライトを利用して第４サブフレームでＲ、Ｇ、Ｂ光源中３個以下の光源の組合せによって生成される光源を意味する。
【０１０３】
この第２分割駆動領域Ｎ２の決定は、画面の解像度及び液晶の応答速度によって定まることであって、前記第１分割駆動領域Ｎ１を基準に前記条件によって光源別領域間にｔＤ（３００）という間隔を置く。
【０１０４】
このようなｔＤ（３００）はＲ、Ｇ光源領域間区間のみならず、第２分割駆動領域Ｎ２から第ｎ分割駆動領域Ｎｎまで光源の領域間に形成する。
【０１０５】
このｔＤ（３００）は、各領域間の液晶の配列が行われる前にバックライトが閃光して発生できる漏れ光の影響を無くすために置くことであって、液晶の応答速度によってその値が異なる場合がある。
【０１０６】
例えば、液晶モードをＯＣＢにする場合にはｔＤ（３００）を０．５〜１ｍｓｅｃ程度を置くことができる。
【０１０７】
前記本発明の時分割方式液晶表示装置の分割駆動方式によると、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｘ４色光源を利用して駆動するので既存より高輝度を出すことができて、分割駆動することによって薄膜トランジスタの設計条件の変更などの理由で液晶の応答速度が遅くなっても補償をできて光漏れ現像などを防止して高画質の液晶表示装置を提供できる。
【０１０８】
図１２は、本発明の他の例による時分割方式液晶表示装置のカラーガマット（ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ）に対する色座標図である。
【０１０９】
一般に液晶表示装置で、Ｒ、Ｇ、Ｂのみを光源に用いる場合、実際表示することができる色の範囲は人間が感じる色の範囲より狭い。ここに４番目色を示す光源を追加すれば表示可能なカラーガマットの範囲をひろめることができる。
【０１１０】
図示したように、Ｘ軸（Ｒスペクトラム）、Ｙ軸（Ｇスペクトラム）に対する４個の点は各々の色光源の色座標位置であって、４番目色Ｃ'を中心にする色座標領域（ＩＩ）は表示されたＲ、Ｇ、Ｂ光源が形成するカラーガマット領域（Ｉ）では作れない色であって、このＣ'はＧとＢ間の中間値を取るＣ（Ｃｙａｎ）に近い色である時表示可能なカラーガマット範囲が最も広い。
【０１１１】
すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃ'の４種色表示が可能なバックライトを用いて、Ｃ色系統の色を表示する時光源Ｃ'をオンさせて表示可能なカラーガマットの範囲をひろめることができる。
【０１１２】
前記本発明の他の例による時分割方式液晶表示装置は、前記図７の時分割方式液晶表示装置と同一な構造を取るが、バックライトを４色光源バックライトとするという点で区別される。
【０１１３】
以下記述する内容は、液晶表示装置以外に本発明による時分割方式Ｒ、Ｇ、Ｂ光源を含むディスプレー装置の一例に対して説明する。
【０１１４】
図１３Ａないしは図１３Ｂは、本発明の時分割方式によるディスプレー装置中プロジェクターシステムの概略的な図面である。
【０１１５】
一般に、プロジェクター装置はビデオや、テレビの信号はもちろんコンピュータのデータなどの多様な動画像及び停止画像を大型スクリーンまで拡大投射する装置であって、今後家庭ではもちろん各種会議または小劇場の映画上映等に広く用いられることが期待される製品である。
【０１１６】
図１３Ａは、反射型プロジェクターに対することであって、前記時分割方式反射型プロジェクターシステム３１０はイメージジェネレーター３１２と、このイメージジェネレーター３１２に個別的に順次点灯する方式で光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源３１４と、このＲ、Ｇ、Ｂ光源３１４から供給される光を集めてこのイメージジェネレーター３１２に伝達するダイクロイックミラー（Dichroic Mirror）３１６と、このイメージジェネレーター３１２で形成された映像を拡大調節するレンズ３１７と、このレンズ３１７を通してこのイメージジェネレーター３１２の映像が透視されるスクリーン３１８とを含む。
【０１１７】
このイメージジェネレーターでは反射型液晶表示装置、ＤＬＰなどを例に挙げることができる。
【０１１８】
この反射型液晶表示装置は、別途のバックライトなしに外部光を利用して画像を表現するディスプレー装置であるが、前記反射型プロジェクターシステムでの反射型液晶表示装置は前記Ｒ、Ｇ、Ｂ光源を通して映像を示す。
【０１１９】
このＤＬＰは、前記図６で上述したようにミラーの反射原理を利用して投射する装置であるために光の利用効率が高い。
【０１２０】
図１３Ｂは、前記図１３Ａの反射型プロジェクターシステムと光の経路及びイメージジェネレーターを異なるようにした透過型プロジェクターに対することであって、前記時分割方式透過型プロジェクターシステム３２０は、イメージジェネレーター３２２と、このイメージジェネレーター３２２に個別的に順次点灯する方式で光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源３２４と、このＲ、Ｇ、Ｂ光源３２４から供給された光を集めてこのイメージジェネレーター３２２に伝達するダイクロイックミラー３２６と、このイメージジェネレーター３２２で形成された映像を拡大調節するレンズ３２８と、このレンズ３２８を通してこのイメージジェネレーター３２２の映像が透視されるスクリーン３３０とで構成される。
【０１２１】
前記透過型プロジェクターのイメージジェネレーターでは、本発明で説明した一般的な液晶表示装置を指称する透過型液晶表示装置にすることができる。
【０１２２】
前記図１３Ａないし図１３Ｂで図示したＲ、Ｇ、Ｂ光源は、三角構造で配置された例を図示したが、他の構造も可能である。
【０１２３】
本発明は、前記時分割方式液晶表示装置及び反射型、透過型プロジェクター装置に限定されることでなく、本発明の趣旨を外れない範囲内で他の時分割方式ディスプレー装置にも適用できる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の時分割方式液晶表示装置では映像処理プロセッサーを通してバックライトのＲ、Ｇ、Ｂ光源の各々の点灯速度を変換して、フレーム周期を１／４ずつのサブフレームで構成して、第４サブフレームでは特定色の瞬間輝度を高めることができる。また他の実施例では液晶パネルの駆動領域を分割して、分割された駆動領域別にＲ、Ｇ、Ｂ光源を前記方式で点灯することにおいて、前記光源の領域間に一定間隔を置くことによって液晶の応答速度を補償して高速駆動を実現できるので、高画質と高輝度の液晶表示装置を提供できて、またＴＶに適用できる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一般的な液晶表示装置の概略的な断面図。
【図２】 一般的な時分割方式液晶表示装置の概略的な断面図。
【図３】 図３Ａは一般的な時分割方式液晶表示装置用ウェーブガイド型３色バックライトの断面を図示した断面図、図３Ｂは一般的な時分割方式液晶表示装置用直下型３色バックライトの断面を図示した断面図である。
【図４】 一般的な時分割方式液晶表示装置の駆動方式に関する図面。
【図５】 一般的な時分割方式液晶表示装置のフレーム単位カラー映像表示順序図。
【図６】 プロジェクター装備で利用されているＤＬＰのフレーム単位カラー映像表示順序図。
【図７】 本発明の時分割方式液晶表示装置の概略的な図面。
【図８】 本発明の時分割方式液晶表示装置の１フレーム単位カラー映像表示順序図。
【図９】 本発明の時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示アルゴリズムを示した図面。
【図１０】 本発明の時分割方式液晶表示装置の駆動領域の平面図。
【図１１】 本発明の時分割方式液晶表示装置の分割駆動方式に関する図面。
【図１２】 本発明の他の例による時分割方式液晶表示装置のカラーガマットに対する色座標図。
【図１３】 本発明の時分割方式によるディスプレー装置中一例で図示したプロジェクターシステムの概略的な図面。
【符号の説明】
１００：液晶パネル
１１０：Ｒ、Ｇ、Ｂバックライト
１２０：映像処理プロセッサー

Claims (13)

  1. 液晶が介在し、下部基板を含む液晶パネルと、前記液晶パネルの下部に位置して光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源を有するバックライトと；前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各光源の点灯速度を調節する映像処理プロセッサーを含む時分割方式液晶表示装置において、前記映像処理プロセッサーを通してフレーム周期を１／４づつの第１、２、３、４サブフレームに分割して、第１、２、３サブフレームではＲ、Ｇ、Ｂ光源を順次にオンオフして、第４サブフレームでＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの平均輝度を計算して、これらの各平均輝度が１２８より大きいときはその色の光源を点灯させる段階を含むことを特徴とする時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法。
  2. 前記第４サブフレームでオン状態になる光源の組合せは、全てオフ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇ＋Ｂ、Ｒ＋Ｂ、Ｒ＋Ｇ、全てオン中いずれか一種の場合であることを特徴とする請求項１に記載の時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法。
  3. 前記１フレームを１／６０秒にすることを特徴とする請求項１に記載の時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法。
  4. 前記各々のサブフレームで光源の点灯時間は、１／２４０秒より短いことを特徴とする請求項３に記載の時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法。
  5. 液晶が介在し、下部基板を含む液晶パネルと、前記液晶パネルの下部に位置して光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源を有するバックライトと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各光源の点灯速度を調節する映像処理プロセッサーを含み、前記映像処理プロセッサーを通してフレーム周期を１／４ずつの第１、２、３、４サブフレームにして、第１、２、３サブフレームではＲ、Ｇ、Ｂ光源を順次にオンオフして、第４サブフレームでＲ、Ｇ、Ｂ光源中３個以下の光源を組合せてオンオフする段階を含む時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法において、
    カラー映像入力信号でＲ、Ｇ、Ｂを２５６グレーレベルに分類した後、前記グレーレベルを基準に前記時分割方式液晶表示装置の最大輝度値を定める段階と；
    全体画面の映像信号を受けてＲ、Ｇ、Ｂの平均輝度値を求める段階と；
    前記Ｒ、Ｇ、Ｂの平均輝度値の大きさで最大輝度値より大きな値を有する光源を第４サブフレームでオン状態にする段階と；
    前記オン状態になる光源の条件によってＲ、Ｇ、Ｂの入力値と第４サブフレームの入力値を前記映像処理プロセッサーを通して変換させる段階とを含むことを特徴とする時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法。
  6. 前記第４サブフレームでオン状態になる光源の組合せは、全てオフ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇ＋Ｂ、Ｒ＋Ｂ、Ｒ＋Ｇ、全てオン中いずれか一種の場合であることを特徴とする請求項５に記載の時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法。
  7. 前記第４サブフレームでオン状態になる光源は、Ｒ、Ｇ、Ｂの最大輝度値を基準にすることを特徴とする請求項５に記載の時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法。
  8. 前記１フレームを１／６０秒にすることを特徴とする請求項５に記載の時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法。
  9. 前記各々のサブフレームで光源の点灯時間は、１／２４０秒より短いことを特徴とする請求項８に記載の時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法。
  10. 上部基板と、前記上部基板と一定間離隔されてスイッチング素子である薄膜トランジスタが形成された下部基板と、前記上、下部基板間に充填された液晶層と、前記下部基板の下部に位置して光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源を有するバックライトと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ各光源の点灯速度を調節する映像処理プロセッサーを含む時分割方式液晶表示装置において、
    前記液晶パネルの駆動領域をｎ個に分割する段階と；
    前記薄膜トランジスタ及び液晶の応答後各光源を分割駆動領域別に順次点灯する周期単位で液晶表示装置を分割駆動する段階と；
    前記分割駆動領域上の第２分割領域以降は各光源の時間領域間に間隔を置く段階とを含む時分割方式液晶表示装置の分割駆動方法。
  11. 前記液晶を電圧印加時ベンド構造をなすＯＣＢモードにする場合、前記光源の領域間間隔は０．５ｍｓｅｃ〜１ｍｓｅｃであることを特徴とする請求項１０に記載の時分割方式液晶表示装置の分割駆動方法。
  12. 前記駆動領域をｎ個に分割する基準は、液晶表示装置の解像度または液晶の応答速度であることを特徴とする請求項１０に記載の時分割方式液晶表示装置の分割駆動方法。
  13. 前記バックライトの点灯時間は、液晶表示装置の解像度または液晶の応答速度に依存することを特徴とする請求項１０に記載の時分割方式液晶表示装置の分割駆動方法。
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