JP3969862B2 - カラー液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー液晶表示装置に関し、特に赤、緑、青各色の画像信号とバックライトの時分割駆動を利用してカラー画像を表示するカラー液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、R(赤)、G(緑)、B(青)各色の画像信号とバックライトの時分割駆動を利用してカラー画像を表示するカラー液晶表示装置に関する技術が実用化されてきた。
【0003】
図6は、このような従来のバックライト時分割駆動のカラー液晶表示装置の構成を示している。
【0004】
同図において、11は透過型の液晶表示パネル、20は液晶表示パネル1の背面に設けられ、R,G,Bの色の光を別々に発光するR,G,Bバックライト20R,20G,20Bより構成されるバックライト部である。そして、このバックライト部20の各R,G,Bバックライト20R,20G,20Bは、液晶駆動回路14からのR,G,B同期信号に応じて作動するバックライト駆動手段13により順次1サブフレームずつ時分割して点灯されるようになっている。
【0005】
一方、液晶表示パネル11は各画素を構成するドット状の不図示の光シャッターを有しており、液晶駆動回路14からのR,G,B信号に応じた光シャッターの開閉制御により各サブフレーム毎にR,G,Bの画像を出力し、各色画像の残像によって加色混合してカラー画像の1フレームを得ることができるように構成されている。なお、このような構成のバックライト時分割駆動のカラー液晶表示装置は、特開平05−019257公報や特開平05−107541公報等で公知となっている。
【0006】
一方、従来のカラー液晶表示装置においては、R,G,B各色のカラーフィルター(CF)を備えたカラー液晶パネルを備え、バックライトの点灯電圧や点灯時間を制御してカラー液晶パネルの輝度調整を行う例や、色温度の調整を行う事も従来より実用化されてきた。
【0007】
図7は、このような従来のカラー液晶表示装置の光学特性調整、特に色温度の調整ができる構成を示すブロック図である。
【0008】
同図において、21、22は発光色の異なる、即ち色温度の低いランプ及びB単色ランプであり、これら色温度の低いランプ21及びB単色ランプ22によりバックライトが構成されている。また、12は信号処理回路であり、この信号処理回路12は入力画像信号からR,G,B三原色信号を変換生成し、このR,G,B三原色信号によりR,G,B各色のカラーフィルター(CF)のついたカラー液晶パネル10は画面表示するようになっている。
【0009】
また、15は照明光の色温度を指定する指定手段、16は制御手段、62は色温度データを記憶する記憶手段であり、制御手段16は指定手段15からの色温度指定信号に基づき記憶手段62の色温度データを読み出すようにしている。
【0010】
なお、このように色温度データを読み出した後、制御手段16は、インバータ回路71に発光色が異なる各々のランプ21,22に対する2種類の輝度信号を送り、インバータ回路71ではランプ電圧を調整して前記輝度信号に基づいた発光比率で2種類のランプ21,22を点灯する。そして、これら2種類のランプ21,22の光を合成した光によりカラー液晶パネル10を照明してカラー液晶表示装置の色温度を調整している。
【0011】
本従来例の空間混色を利用したカラー液晶表示装置の光学特性調整装置は、特開平09−113871で公知となっている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来例、特にモノクローム液晶表示パネルを利用してカラー画像を表示するカラー液晶表示装置、即ちR,G,B各色の画像信号とバックライトの時分割駆動を利用してカラー画像を表示するカラー液晶表示装置では、光学特性を独立で調整する事が不可能であった。
【0013】
即ち、図6に示す従来のカラー液晶表示装置では、光学特性を調整する事ができない。従って、バックライト20R,20G,20Bと液晶表示パネル11の特性バラツキによる光学特性のバラツキや、好みに応じた光学調整を行うことができない。即ち、R,G,Bが混色した混合色の輝度及び色度を独立に調整する事が不可能であった。
【0014】
また、図7に示す従来のカラー液晶表示装置では、カラーフィルター(CF)のついたカラー液晶パネル10が必要となるが、パネル上にカラーフィルターを形成した場合、カラーフィルターは透過率を低下させ、良品率を低減させると共に、特に画素密度が高くなると特性の低下、生産性の悪化、コスト高などの問題を持っている。更に、本構成では色温度の調整のみしかできない上に色温度の調整を行うと、同時に輝度も変化してしまうという問題点を持っていた。
【0015】
そこで、本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、光学特性を独立して調整することのできるカラー液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透過型の液晶素子と、赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、前記バックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度、色度及び色温度を独立に指定する指定手段と、を備え、前記バックライト駆動手段は、前記指定手段により指定された混合色の輝度、色度及び色温度となるように前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間を制御することを特徴とするものである。
【0017】
また本発明は、透過型の液晶素子と、赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、前記バックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度及び色度を独立に指定する指定手段と、を備え、前記バックライト駆動手段は、前記指定手段により指定された混合色の輝度及び色度となるように前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間を制御することを特徴とするものである。
【0020】
また本発明は、前記指定手段で独立に指定する混合色の色度は、黒体放射軌跡に略等しい色温度情報であることを特徴とするものである。
【0021】
また本発明は、前記赤、緑、青の各色の光をサブフレーム期間発光させたときの各色の輝度をそれぞれY R 、Y G 、Y B 、該サブフレーム期間に対して前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間の比率をそれぞれD R 、D G 、D B としたとき、色度を変更せずに輝度を変更するときはD R =D G =D B 、の条件を満たし、輝度を変更せずに色度を変更するときは(Y R ×D R )+(Y G ×D G )+(Y B ×D B )=定数、の条件を満たすように、該D R 、D G 、D B の値を調整することを特徴とするものである。
【0022】
また本発明は、透過型の液晶素子と、赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、を有するカラー液晶表示装置であって、前記バックライト駆動手段は、前記赤、緑、青の各色の光をサブフレーム期間発光させたときの各色の輝度をそれぞれY R 、Y G 、Y B 、該サブフレーム期間に対して前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間の比率をそれぞれD R 、D G 、D B としたとき、色度を変更せずに輝度を変更するときはD R =D G =D B 、の条件を満たし、輝度を変更せずに色度を変更するときは(Y R ×D R )+(Y G ×D G )+(Y B ×D B )=定数、の条件を満たすように、該D R 、D G 、D B の値を調整することを特徴とするものである。
【0023】
また本発明のように、バックライト駆動手段により、透過型の液晶素子の背面に設けられたバックライトを時分割して赤、緑、青の各色の光を発光させる。また、指定手段によりバックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度、色度及び色温度が独立に指定されると、バックライト駆動手段の制御手段は、バックライトの点灯期間又は点灯電圧を調整する輝度調整信号を生成する輝度調整信号生成回路を制御してバックライトの点灯期間又は点灯電圧を、指定された混合色の輝度、色度及び色温度に応じたものとする輝度調整信号を生成し、混合色の輝度、色度及び色温度を独立に調整するようにする。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述する。
【0025】
図1は本発明の実施の形態に係るカラー液晶表示装置の構成を示すブロック図である。同図において、1Aは表示部であり、この表示部1Aは透過型の液晶素子である液晶表示パネル1と、液晶表示パネル1の背面に設けられたバックライト2とを備えている。また、4は画像信号をR,G,B三原色信号に変換処理する入力信号処理回路であり、この入力信号処理回路4により変換処理されたR,G,B三原色信号に応じて液晶表示パネル1は画面を表示するようになっている。
【0026】
一方、3はバックライト駆動手段、5はバックライト2のR,G,Bが混色した混合色の輝度、色温度及び色度を独立に指定するための指定手段である。なお、この指定手段は、ユーザにより操作されるボタンやツマミ等により構成されるものである。
【0027】
ここで、このバックライト駆動手段3は、指定手段5で指定された光学特性(輝度、色温度、色度)に基づき入力信号処理回路4からのタイミング信号に同期してR,G,B輝度信号を生成する制御手段6と、このR,G,B輝度信号に基づきバックライト2の点灯、消灯を制御してバックライト2の点灯期間を制御するR,G,B輝度調整信号を生成すると共に、R,G,B輝度調整信号をバックライト2に供給する輝度調整信号生成回路であるインバータ回路7とにより構成されている。
【0028】
ここで、バックライト2は、図2に示すように構成されている。即ち、このバックライト2は、液晶表示パネル1の背面に位置する導光体81と、この導光体81の端面に配置され、R,G,B各色を発光する単波長蛍光管20R,20G,20Bと、反射板82とを備えており、各単波長蛍光管20R,20G,20Bにより発光されたR,G,B各色を導光板81に集光すると共に、導光板81の屈折率や裏面に設けられた反射処理部83によって面発光に変換する、所謂エッジ型のバックライト光学系である。
【0029】
そして、このバックライト2は、制御手段6からのR,G,B輝度信号に基づき、図3に示すようにインバータ回路7から、各単波長蛍光管20R,20G,20Bに対して各々出力されるR,G,B輝度調整信号に応じてR,G,B各色の輝度、色度及び色温度を調整するようになっている。なお、本実施の形態においては、後述するようにR,G,B輝度調整信号に応じて各単波長蛍光管20R,20G,20Bの点灯期間を制御して輝度、色度及び色温度を調整するようにしている。
【0030】
ここで、各単波長蛍光管20R,20G,20Bは30〜100KHz、例えば50KHzで点灯されており、またR,G,B輝度調整信号により図4に示すように、R単波長蛍光管20RはtR 期間点灯し、G単波長蛍光管20GはtG 期間、B単波長蛍光管20BはtB 期間に点灯される。
【0031】
なお、各単波長蛍光管20R,20G,20Bは、それぞれ1サブフレーム期間tR ,tG ,tB のみ点灯して1フレーム=60HzでR,G,Bの発光を形成すると共に、液晶パネル1のR,G,B画像信号と同期して透過し、各色画素の残像によって加色混合してカラー画像の1フレームを得ることができる。
【0032】
一方、R,G,B単波長蛍光管20R,20G,20Bの光学特性をCIEの色度座標系で表わすと、下記のように表すことができる。
【0033】
R単波長蛍光管20RまたはR透過光:(xR ,yR ,YR )
G単波長蛍光管20GまたはG透過光:(xG ,yG ,YG )
B単波長蛍光管20BまたはB透過光:(xB ,yB ,YB )
ここで、各単波長蛍光管20R,20G,20Bの点灯デューティDR ,DG ,DB を、
0≦DR ×tR ≦tR 、0≦DG ×tG ≦tG 、0≦DB ×tB ≦tB
とすると、輝度調整信号に応じた各単波長蛍光管20R,20G,20Bまたは透過光の光学特性は、
R単波長蛍光管20RまたはR透過光:(xR ,yR ,YR ×DR )
G単波長蛍光管20GまたはG透過光:(xG ,yG ,YG ×DG )
B単波長蛍光管20BまたはB透過光:(xB ,yB ,YB ×DB )
と表すことができる。
【0034】
以下、本実施の形態に係るDR ,DG ,DB の制御による調光方式について説明する。
【0035】
DR ,DG ,DB を調整した加法混合色の光学特性は、下記のように表記できる。
【0036】
即ち、上記3式のDR ,DG ,DB の値を調整することによって混合色の(x、y、Y)値を調整することが可能である。
【0037】
ここで、今、混合色の輝度Y値の調整をする時、混合色の色度(x、y)値は変更しないことが望まれ、即ち輝度Y値を独立して調整することが求められるが、これは上記3式より、DR =DG =DB の条件で調整することによって混合色の色度(x、y)値を変更せずに輝度Y値の調整を行うことが可能となる。
【0038】
一方、混合色の色度(x、y)値の調整をする時、混合色の輝度Y値は変更しないことが望まれ、即ち混合色の色度(x、y)値を独立して調整をすることが求められるが、これは上記3式より、(YR ×DR )+(YG ×DG )+(YB ×DB )=Constantの条件で調整することによって混合色の輝度Y値を変更せずに混合色の色度(x、y)値の調整を行うことが可能となる。
【0039】
この場合、DR ,DG ,DB の値の1つを独立に、または2つまたは3つを同時に変化させることが可能である。
【0040】
ここで、図5はこのような調整を行うための制御手段6の構成を示す図であり、制御手段6は、R,G,Bが混色した混合色の輝度、色度及び色温度の光学特性に対応した情報(光学特性データ)を記憶する記憶手段62と、指定手段5で独立に指定された光学特性に対応する情報を記憶手段62から読み出してR,G,B輝度信号を生成し、インバータ回路7(図1参照)に供給するマイコン61とを備えている。
【0041】
なお、本実施の形態においては、上記3式のDR ,DG ,DB の値を調整することによって混合色の(x、y、Y)値を調整するための情報、具体的にはバックライト2の点灯期間に関する情報を記憶手段7に記憶させておく。
【0042】
そして、図1に示すように指定手段5からR,G,Bが混色した混合色の輝度、色度及び色温度を独立に指定する信号が入力されると、まずマイコン61は指定手段5で独立に指定された光学特性に応じて記憶手段62から情報を読み出し、この情報に基づいてR,G,B輝度信号を生成した後、インバータ回路7に供給する。
【0043】
次に、インバータ回路7は、このR,G,B輝度信号に基づきR,G,B輝度調整信号を生成すると共に、このR,G,B輝度調整信号をバックライト2に供給してバックライト2の点灯、消灯を制御する。
【0044】
そして、このように指定手段5により指定された混合色の輝度、色度及び色温度に応じてバックライト2の点灯期間を制御することにより、混合色の輝度、色度及び色温度の制御を独立して行うことができる。
【0045】
なお、これまでの説明においては、バックライト2の一例としてエッジ型のバックライト光学系を用いたものについて説明したが、本発明はこれに限らず、詳述しないが他のバックライト光学系、例えば直下型のバックライト光学系でも本発明の構成を達成できる。また単波長管は、熱陰極蛍光管または冷陰極蛍光管のいずれも利用することができる。
【0046】
また、調光方式としては、DR ,DG ,DB の制御による調光方式について説明してきたが、本発明は、これに限らず各色の輝度調整を各色蛍光管20R,20G,20Bの点灯電圧の調整によって行うようにしてもよい。
【0047】
さらに、これまでの説明においては、記録手段を制御手段6に設けたが、この記録手段は制御手段6とは別に設けるようにしてもよい。
【0048】
またさらに、これまでの説明においては、混合色の輝度、色度及び色温度を独立に制御する場合について述べてきたが、混合色の輝度及び色度のみを独立に制御するようにしてもよい。
【0049】
なお、このように構成した場合、例えば制御手段6に色度とは別個に、色度を黒体放射軌跡に略沿って変化させる不図示の色温度設定手段を設け、DR ,DG ,DB の値を変化させて混合色の色度(x、y)値の調整をする場合、黒体放射軌跡に沿って色度が変化するように色温度を調整するようにするとより効果的である。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、バックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度、色度及び色温度のうち指定手段により指定されたものに応じてバックライトの点灯期間又は点灯電圧を調整することにより、混合色の輝度、色度及び色温度を各々独立で調整することができる。
【0051】
そして、このように混合色の輝度、色度及び色温度を各々独立で調整することができることにより、例えば製品出荷時の液晶パネル、各単波長蛍光管やバックライト制御手段による初期特性バラツキを調整でき、光学特性のバラツキの少ない高品質の製品を出荷することができる。また、ユーザは好みに応じた光学調整を行うことができ、さらに経時劣化、特に各単波長蛍光管の光学特性劣化をユーザが調整できるので常に高品質の画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るカラー液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【図2】上記カラー液晶表示装置のバックライトの構成を示す図。
【図3】上記バックライトの輝度調整を説明する図。
【図4】上記バックライトの輝度調整を行う輝度調整信号のタイミングを示す図。
【図5】上記カラー液晶表示装置の制御手段の構成を示す図。
【図6】従来の時分割駆動を利用したカラー液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【図7】従来の空間混色カラー液晶表示装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1 液晶表示パネル
2 バックライト
20R 赤の単波長蛍光管
20G 緑の単波長蛍光管
20B 青の単波長蛍光管
3 バックライト駆動手段
4 信号処理回路
5 指定手段
6 制御手段
61 マイコン
62 記憶手段
7 インバータ回路
81 導光体
82 反射板
Claims (5)
- 透過型の液晶素子と、
赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、
前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、
前記バックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度、色度及び色温度を独立に指定する指定手段と、を備え、
前記バックライト駆動手段は、前記指定手段により指定された混合色の輝度、色度及び色温度となるように前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間を制御することを特徴とするカラー液晶表示装置。 - 透過型の液晶素子と、
赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、
前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、
前記バックライトの赤、緑、青が混色した混合色の輝度及び色度を独立に指定する指定手段と、を備え、
前記バックライト駆動手段は、前記指定手段により指定された混合色の輝度及び色度となるように前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間を制御することを特徴とするカラー液晶表示装置。 - 前記指定手段で独立に指定する混合色の色度は、黒体放射軌跡に略等しい色温度情報であることを特徴とする請求項2記載のカラー液晶表示装置。
- 前記赤、緑、青の各色の光をサブフレーム期間発光させたときの各色の輝度をそれぞれY R 、Y G 、Y B 、該サブフレーム期間に対して前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間の比率をそれぞれD R 、D G 、D B としたとき、色度を変更せずに輝度を変更するときはD R =D G =D B 、の条件を満たし、輝度を変更せずに色度を変更するときは(Y R ×D R )+(Y G ×D G )+(Y B ×D B )=定数、の条件を満たすように、該D R 、D G 、D B の値を調整することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のカラー液晶表示装置。
- 透過型の液晶素子と、赤、緑、青の各色の光を発光するバックライトと、前記バックライトから前記赤、緑、青の各色の光を順次発光させるバックライト駆動手段と、を有するカラー液晶表示装置であって、
前記バックライト駆動手段は、前記赤、緑、青の各色の光をサブフレーム期間発光させたときの各色の輝度をそれぞれY R 、Y G 、Y B 、該サブフレーム期間に対して前記赤、緑、青の各色の光が発光する期間の比率をそれぞれD R 、D G 、D B としたとき、色度を変更せずに輝度を変更するときはD R =D G =D B 、の条件を満たし、輝度を変更せずに色度を変更するときは(Y R ×D R )+(Y G ×D G )+(Y B ×D B )=定数、の条件を満たすように、該D R 、D G 、D B の値を調整することを特徴とするカラー液晶表示装置。
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