JP4149699B2

JP4149699B2 - 時分割方式液晶表示装置及びそのカラー映像表示方法

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Publication number: JP4149699B2
Application number: JP2001358859A
Authority: JP
Inventors: ホンヒョンギ
Original assignee: エルジーディスプレイカンパニーリミテッド
Priority date: 2000-11-23
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2021-11-26
Also published as: JP2002251175A; US20020060662A1; US7365729B2; US7391486B2; KR20020039963A; US20050094056A1; KR100725426B1

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（ＦｉｅｌｄＳｅｑｕｅｎｔｉａｌ）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ると、液晶の分子配列が変わるようになって、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（ＡｃｔｉｖｅＭａｔｒｉｘＬＣＤ：ＡＭ−ＬＣＤ）が解像度及び動映像具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具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。
【０００７】
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と一定間隔離隔されて対向しているアレー基板である下部基板４０と、この上部及び下部基板２０、４０間に充填された液晶層３０と、この下部基板４０の背面に位置して光を供給するバックライト５０とでなされる。
【０００８】
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光は吸収するＲ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）セル２２ａと、この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が位置している。
【０００９】
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。
【００１０】
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とが形成されている。
【００１１】
この薄膜トランジスタＴは、図示していないゲート電極とソース、ドレーン電極とでなされる。
【００１２】
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。
【００１３】
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は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。
【００１４】
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原因になっている。
【００１５】
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カラー光源を通してフルカラー（ｆｕｌｌ−ｃｏｌｏｒ）を具現できる時分割方式の液晶表示装置である。
【００１６】
一般的な液晶表示装置のバックライトは、常に点っている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バックライトのいくつかのカラー光源を各々同一な間隔を置いて順次にオン／オフ（ｏｎ／ｏｆｆ）してカラー映像を表示する方式である。
【００１７】
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が難しかった。
【００１８】
しかし、最近に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帯びる強誘電性液晶（ＦＬＣ：ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）、ＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ）またはＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）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。
【００１９】
特に、この時分割方式液晶表示装置用液晶モードとしてはＯＣＢモードを主に利用するが、このＯＣＢモードは電圧印加時ベンド（ｂｅｎｄ）構造を形成して、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５ｍｓｅｃ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くて時分割方式液晶表示装置に非常に適合である。
【００２０】
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。
【００２１】
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とこの上部及び下部基板６４、６６間に充填された液晶層７０とこの上部及び下部基板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、Ｂ光源を有するバックライト７２でなされている。
【００２２】
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。
【００２３】
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を除外した領域における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。
【００２４】
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。
【００２５】
この薄膜トランジスタＴは、図示していないゲート電極とソース、ドレーン電極とでなされる。
【００２６】
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という点と、バックライトのＲ、Ｇ、Ｂ三色光源を個別的に点灯させる構造のバックライトにするという点である。
【００２７】
このようなバックライト７２を駆動する方式は、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（Ｌｉｇhｔｅｎｉｎｇ）させることによって目の残像効果を起こしてＲ、Ｇ、Ｂ３色を混ざるようにして色を表現する方式である。
【００２８】
このバックライト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点ったように見える。
【００２９】
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間の目に紫色が見えることを応用したことである。
【００３０】
すなわち、このような時分割方式液晶表示装置は、カラーフィルタの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、またカラー光源を通して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適合な長所がある。
【００３１】
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することができることである。
【００３２】
図３は、一般的な時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法による概略的な流れ図（ｆｌｏｗｃhａｒｔ）である。
【００３３】
ｓｔ１では、映像を表示する単位であるフレーム（ｆｒａｍｅ）を１／１８０秒間隔の３個のサブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ）に分ける段階である。
【００３４】
ｓｔ２では、映像信号を前記ｓｔ１によるサブフレーム周期である１／１８０秒間隔で時分割方式液晶表示装置用液晶パネルの画面を具現する素子である画素（ｐｉｘｅｌ）に入力する段階である。
【００３５】
この画素では映像信号が入力されると、スイッチング素子である薄膜トランジスタで走査（ｓｃａｎｎｉｎｇ）が行われて、これにより液晶の整列が進められるが、この時一つのフレームを基準にして、先に整列された液晶は最後画素の液晶が整列される時まで、整列された状態を持続する。
【００３６】
ｓｔ３では、前記ｓｔ２の１フレーム基準、液晶がすべて整列されると、バックライト光源は光源別指定された画素で点灯をするようになる。
【００３７】
すなわち、一般的な時分割方式液晶表示装置によるバックライト光源は別途のコントロール（ｃｏｎｔｒｏｌ）装置なしに一定な間隔を置いて個別的に順次点灯する方式を繰り返すようになる。
【００３８】
図４は、前記図３によるフレーム単位外部に出力される光源別明るさを示したグラフである。
【００３９】
一般に、時分割液晶表示装置用液晶パネルは、一般的な液晶表示装置用液晶パネルと違ってカラーフィルタを含まないためにバックライトから光を供給を受ける前には白黒状態を帯びるので、はじめに入力される映像信号によるグレーレベル（ｇｒａｙｌｅｖｅｌ）は白黒液晶パネルのグレーレベルとバックライトのグレーレベルを積した値に計算される。
【００４０】
図示したように、１フレーム１ｆ単位順次に点灯されるＲ、Ｇ、Ｂ光源が画面上に出力される色の明るさを各々Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に表示した。
【００４１】
すなわち、入力される映像信号と白黒液晶パネルのグレーレベルを一定値にするならば、画面上にあらわれる画面の明るさはバックライトに依存することが分かる。
【００４２】
しかし、一般的な時分割方式液晶表示装置では別途のコントロール装置なしにＲ、Ｇ、Ｂ光源を繰り返して順次点灯するために、例えば最大明るさを示すＬ２の値を“１ｂ”とするならば、表示できる最大輝度の範囲は“１ｂ”から±される値に限定されるようになる。
【００４３】
図５は、前記図４によるサブフレーム別各光源の点灯範囲を時間の関数で示したグラフである。
【００４４】
図示したように、１／６０秒の一つのフレーム１ｆは、一定に１／１８０秒間隔の第１、２、３サブフレームｓｆ１、ｓｆ２、ｓｆ３に分けられて、この時、各サブフレーム別にＲ、Ｇ、Ｂ光源が実質的にオン状態になる時間は各々１／１８０秒より短い範囲内でなされる。
【００４５】
なぜなら、前記図３で詳述したように、一つのサブフレームでは薄膜トランジスタの走査、液晶の整列後、バックライト光源を点灯するようになるので、もし、サブフレームの周期ほどバックライトを引続き点灯するようになれば、液晶の整列が完全になされる前に光が供給されるので、画面上に光漏れ現像が発生できて、また、サブフレーム別光源間の色干渉がおきる場合があるためである。
【００４６】
すなわち、バックライトのオン／オフは、薄膜トランジスタと液晶モードの条件に依存するようになる。
【００４７】
しかし、一般的な時分割方式液晶表示装置ではバックライト光源のオン／オフをコントロールする装置を別に置かないために、液晶モードや薄膜トランジスタの設計が変わる場合、画面上に光漏れ現像や画質低下が発生できる。
【００４８】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題点を解決するために、本発明では液晶パネルの画素に入力される映像信号及びバックライト３色光源のオン／オフをコントロールできる別途の映像処理プロセッサーを含む時分割方式液晶表示装置及びカラー映像表示方法を提供して全体画面の特性によって適切なカラー映像を提供することを目的にする。
【００４９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明では液晶が介在された上、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、個別的に順次点灯する方式で光を供給する三色光源を有するバックライトと；前記三色光源の点灯順序と組合せを調整する映像処理プロセッサー（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を含む時分割方式液晶表示装置を提供する。
【００５０】
前記三色光源は、Ｃ（Ｃｙａｎ）、Ｍ（Ｍａｇｅｎｔａ）、Ｙ（Ｙｅｌｌｏｗ）光源またはＲ、Ｇ、Ｂ光源であることを特徴とする。
【００５１】
前記映像信号プロセッサーは、全体画面の特性によって、液晶パネルに供給される映像信号とバックライト光源の点灯順序と組合せを変換させ、前記液晶は電圧印加時ベンド構造をなすＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードまたは強誘電性液晶モードであることを特徴とする。
【００５２】
前記時分割方式は、映像を表示する１フレームを１／６０秒にする場合、フレーム単位に１／１８０秒間隔の３個のサブフレームで前記三色光源を順次に点灯する方式である。
【００５３】
前記サブフレーム別光源が点灯される時間は１／１８０秒より短くすることを特徴とする。
【００５４】
本発明のまた一つの特徴では、液晶が介在された上、下部基板と、前記下部基板上の画面を具現する素子である白黒の画素を含む液晶パネルと、前記液晶パネルの下部に位置して、個別的に順次点灯する方式で光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源を有するバックライトと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ光源の点灯順序と組合せを調整する映像信号プロセッサーを含む時分割方式液晶表示装置で、映像を表示する単位であるフレームを一定な間隔を有する３個のサブフレームで構成する段階と；全体画面の特性によって、前記映像処理プロセッサーを通して前記白黒の画素に入力する段階と；前記映像処理プロセッサーを通して前記サブフレーム別オン状態になるＲ、Ｇ、Ｂ光源の組合せを変更して点灯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。
【００５５】
前記全体画面の特性において、前記画面でホワイト（ｗhｉｔｅ）輝度が高い時、前記サブフレーム別にオン（ｏｎ）状態になる光源の組合せはＣ（Ｂ＋Ｇ）、Ｍ（Ｒ＋Ｂ）、Ｙ（Ｒ＋Ｇ）にして順次に点灯することを特徴として、前記１フレームを１／６０秒にし、前記サブフレーム別光源の点灯時間は１／１８０秒より短くすることを特徴とする。
【００５６】
そして、前記１フレーム当たり点灯されるＲ、Ｇ、Ｂ光源をＣ、Ｍ、Ｙ方式にする場合、映像信号を前記映像処理プロセッサーを通して、前記Ｃ、Ｍ、Ｙ方式に合う映像信号に変更する段階と、前記変更された映像信号データを前記サブフレームに入力する段階と；前記変更された映像信号データによってバックライトのＲ、Ｇ、Ｂ光源をＣ、Ｍ、Ｙ方式にしてサブフレーム別に順次に点灯することを特徴とする。
【００５７】
前記全体画面の特性において、画面上に特定色相が強い映像の場合、前記特定色相に該当する光源の点灯回数を増やすことを特徴とする。
【００５８】
前記特定色相がＲ色相の場合、前記Ｒ光源を第１サブフレーム外に第２、３サブフレーム中最小限一つのサブフレームでオン状態にし、前記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において、映像信号を入力する前に、Ｒ、Ｇ、Ｂを２５６グレーレベルに表示する段階と、前記グレーレベルに分けたＲ、Ｇ、Ｂが前記白黒画素で１２７である時を最大輝度値にする段階と、全体画面に対するＲ、Ｇ、Ｂの平均輝度値を求める段階と、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの平均輝度値が全体画面の最大輝度値より大きな映像信号によってケースを分ける段階と、前記ケース別にサブフレーム単位でオン状態になるＲ、Ｇ、Ｂ光源を決定する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。
【００５９】
前記サブフレーム別にオン状態になるＲ、Ｇ、Ｂ光源は２個以下であり、前記ケースを分ける段階はＲ、Ｇ、Ｂの平均輝度値の範囲に依存することを特徴とする。
【００６０】
前記全体画面の特性において、画面の輝度が重視される場合Ｒ、Ｇ、Ｂの最小値の約２倍になる値でサブフレーム別に追加でオン状態になる光源を決定することを特徴とする。
【００６１】
前記液晶は、電圧印加時ベンド構造をなすＯＣＢモードまたは強誘電性液晶モードであることを特徴とする。
【００６２】
図６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。
【００６３】
図示したように、液晶が介在された上、下部基板を含む液晶パネル１００と、この液晶パネル１００下部に位置し個別的に順次点灯する三色光源１１１を含むバックライト１１０と、この三色光源１１１の点灯順序と組合せをコントロールする映像処理プロセッサー１２０とでなされる。
【００６４】
前記液晶パネル１００は、前記図２で詳述した構造の時分割方式液晶表示装置用液晶パネルと同じ構造を有する。
【００６５】
このバックライト１１０の三色光源１１１は、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源またはＣ（Ｃｙａｎ）、Ｍ（Ｍａｇｎｅｔａ）、Ｙ（Ｙｅｌｌｏｗ）光源中いずれか一つの光源でなされる。
【００６６】
本発明による前記映像処理プロセッサー１２０は、この液晶パネル１００の画面を具現する素子である画素に入力される映像信号及びバックライト１１０光源をコントロールすることによって、最大輝度値の範囲を広めたりまたは特定色相の輝度を高める役割をする。
【００６７】
本発明による液晶モードとしては高速の応答速度特性を帯びる強誘電性液晶、ＯＣＢまたはＴＮ中いずれか一つにする。
【００６８】
また、このバックライト１１０は、バックライト１１０内光源の位置によってウェーブガイド（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）型または直下型に分けることができる。
【００６９】
このウェーブガイド型は、光源が液晶パネル下部の一側または両側部に位置する方式であって、直下型はＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、．．．．のように光源がいくつ繰り返して羅列されて液晶パネルの下部に水平に位置する方式である。
【００７０】
本発明のバックライトは、このようなバックライト方式中いずれか一つのものに選択される。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに望ましい実施例を通して詳細に説明する。
<実施例１>
実施例１は、時分割方式液晶表示装置用バックライトの三色光源をＣ、Ｍ、Ｙ光源にする。
【００７２】
このＣ、Ｍ、Ｙ光源は、各々Ｂ＋Ｇ、Ｒ＋Ｂ、Ｒ＋Ｇを同じ比率で混色した時生成される色であって、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源に比べて最大２倍まで光効率が高くて、表示できる最大輝度の範囲を増やすことができる。
【００７３】
図７は、本発明による実施例１のフレーム単位（１Ｆ）で外部に出力される光源別明るさを示したグラフである。
【００７４】
図示したように、１フレーム単位バックライトの光源はＣ、Ｍ、Ｙ順に順次点灯されて、これらの外部に出力される色の明るさは各々Ｌ１'、Ｌ２'、Ｌ３'に示される。
【００７５】
この時、Ｃ、Ｍ、Ｙ光源は、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源より２倍程度の光効率を有するので、最大明るさを有するＬ２'のグレーレベル値は前記図４のＬ２の２倍の明るさを有するので、“２ｂ”に示すことができる。
【００７６】
すなわち、前記実施例１によるＣ、Ｍ、Ｙ光源はＲ、Ｇ、Ｂ光源に比べてホワイトに近い色系列であるために、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源に比べて高い輝度を示すことができるので、表示できる最大輝度の範囲をさらに広めることができる長所を有する。
【００７７】
図８は、前記図７によるサブフレーム別光源の組合せを示したグラフである。
【００７８】
図示したように、実施例１によるＣ、Ｍ、Ｙ光源をサブフレーム別に点灯する順序を示した。
【００７９】
この時、一つのサブフレームで実質的に光源の点灯時間は、前記図５で詳述したことと同一に適用されて、１／６０秒の１フレームに対してＣ、Ｍ、Ｙ光源は各々１／１８０秒より短い時間内に点灯をするようになる。
【００８０】
すなわち、前記図７のように既存に比べて２倍の明るさを有する光源の構成は、サブフレーム別に一定な間隔を置いてＣ、Ｍ、Ｙ光源を順次に点灯することによってなされる。
【００８１】
以上のように、本発明の実施例１による時分割方式液晶表示装置では本発明による映像処理プロセッサーを通してＣ、Ｍ、Ｙ光源に適合な映像信号に変更及び外部から入力されるグレーレベルに合うように出力される色相のグレーレベルをコントロールする役割をするようになる。
【００８２】
<実施例２>
実施例２は、バックライトの３色光源をＲ、Ｇ、Ｂ光源にする時分割方式液晶表示装置において、このような時分割方式液晶表示装置の全体画面の特性によって、別途の映像処理プロセッサーを利用して画素に入力される映像信号及びＲ、Ｇ、Ｂ光源の点灯順序と組合せを調整することによって、Ｒ、Ｇ、Ｂ方式、Ｃ、Ｍ、Ｙ方式を選択して所望するカラー映像を表示する方式である。
【００８３】
このＲ、Ｇ、Ｂ方式は、Ｒ、Ｇ、Ｂ光源をそのままサブフレーム別に一個ずつ順次に点灯する方式を意味して、このＣ、Ｍ、Ｙ方式はＲ、Ｇ、Ｂ光源をサブフレーム別にＧ＋Ｂ、Ｒ＋Ｂ、Ｒ＋Ｇに二個ずつ順次に点灯する方式である。
【００８４】
すなわち、本発明による映像処理プロセッサーを利用して、Ｒ、Ｇ、Ｂ方式からＣ、Ｍ、Ｙ方式に変換したりまたはＣ、Ｍ、Ｙ方式からＲ、Ｇ、Ｂ方式に変換時、画素に入力される映像信号及びＲ、Ｇ、Ｂ光源の点灯順序と組合せを状況によって適切にコントロールするようにする。
【００８５】
図９は、一般的なＲ、Ｇ、Ｂ及びＣ、Ｍ、Ｙのカラーガマット（ｃｏｌｏｒｇａｍｕｔ）を示した色座標図である。
【００８６】
図示したように、このカラーガマットの放物線領域は、人間が感じる色の範囲を示したことであって、この放物線内のＲ、Ｇ、Ｂ及びＣ、Ｍ、Ｙが各々形成する三角構造の領域は実際に示すことができる色範囲を示す。
【００８７】
すなわち、Ｃ、Ｍ、ＹはＲ、Ｇ、Ｂに比べて光効率は高いが、色範囲は狭いために、バックライトの光源をいずれか一種の方式でのみ構成するようになれば、光効率と色再現性すべてを満足させるのに難しい問題がある。
【００８８】
図１０は、本発明による実施例２で、Ｃ、Ｍ、Ｙ方式にする場合、サブフレーム別光源の点灯順序及び組合せを示したグラフである。
【００８９】
図示したように、前記実施例２によってＣ、Ｍ、Ｙ方式で点灯する順序及び組合せは、１フレーム１ｆに対する第１サブフレームＳＦ１でＢ光源とＧ光源を、第２サブフレームＳＦ２でＲ光源とＢ光源を、第３サブフレームＳＦ３でＲ光源とＧ光源を同時に点灯する方式でなされる。
【００９０】
すなわち、このようなＣ、Ｍ、Ｙ方式で光源を点灯するようになれば、外部に出力される画面の明るさをＲ、Ｇ、Ｂ方式より相当に向上させることができる。
【００９１】
図１１は、本発明による実施例２のカラー映像表示方法に対する概略的な流れ図である。
【００９２】
この時、前記時分割方式液晶表示装置は、映像を表示する単位であるフレームを既存方式のように３個のサブフレームを構成することを前提にする。
【００９３】
ＳＴ１では、本発明による時分割方式液晶表示装置の映像を表示する単位であるフレームの周期を１／６０秒にして、これにより１／１８０秒間隔の３個のサブフレームに分ける段階である。
【００９４】
ＳＴ２では、全体画面の特性を測定して、映像処理プロセッサーを通してＲ、Ｇ、Ｂ方式またはＣ、Ｍ、Ｙ方式中いずれか一つの方式によって、画素に入力される映像信号をコントロールする段階である。
【００９５】
ＳＴ３では、前記ＳＴ２による映像信号情報によって前記映像処理プロセッサーを利用してバックライト光源の点灯順序及び組合せをコントロールする段階である。
【００９６】
ＳＴ４では、前記ＳＴ３段階を通して、サブフレーム別に一個または二個の光源を点灯する段階である。
【００９７】
このように、前記サブフレーム単位で個別的に順次点灯光源は、実質的に人間の目には１フレーム単位で認識される。
【００９８】
そして、本発明による時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法では、サブフレーム別点灯される光源の個数を調整可能なので、最大輝度の範囲をさらに広めることができる長所を有している。
【００９９】
前記実施例２による時分割方式液晶表示装置では、画面上に輝度値がホワイトに近い時はＣ、Ｍ、Ｙ方式にして、光効率よりは色再現範囲を広くする必要がある映像情報に対してはＲ、Ｇ、Ｂ方式で駆動するように調整する。
【０１００】
すなわち、前記実施例２は、画面の特性によって映像信号及び光源のオン／オフをコントロールすることができて多様なディスプレー装置に適用できる長所を有する。
【０１０１】
<実施例３>
実施例３は、画面上に特定色相が強い映像を示す方法に関する。
この実施例３は、実施例２と同様に時分割方式液晶表示装置用バックライトの光源をＲ、Ｇ、Ｂ光源にして、このＲ、Ｇ、Ｂ光源が各々のサブフレームでフレーム周期の１／３ずつ個別的に順次点灯することにおいて、特定色相が強い映像情報に対して、本発明による映像処理プロセッサーによって映像信号及びＲ、Ｇ、Ｂ光源の点灯順序と組合せをコントロールするようにする
【０１０２】
図１２は、本発明による実施例３で、Ｒ色相が強い映像に対する１フレーム単位Ｒ、Ｇ、Ｂ光源別出力される輝度値を示したグラフである。
【０１０３】
図示したように、Ｒ色相が強い映像に対しては、Ｒ光源を第１サブフレーム外に第２、３サブフレームでも追加で点灯させることによって、出力される光源別明るさは各々Ｌ１'＋Ｌ２'＋Ｌ３'（Ｒ）、Ｌ２'（Ｇ）、Ｌ３'（Ｂ）で示すことができる。すなわち、Ｒ色相を強調するために、Ｒ光源のみをサブフレーム毎に点灯することによって、Ｒ色相の明るさはＧ、Ｂ光源に比べて約３倍程度増加されたことが分かる。
【０１０４】
すなわち、前記実施例３による方式は、一つの光源を利用して示すことができる最大輝度を示す値である“Ｉ”と比較時、表示できる最大輝度値の範囲がはるかに広まったことが分かる。
【０１０５】
図１３は、前記図１２によるサブフレーム別点灯される光源の組合せを示したグラフである。
【０１０６】
図示したように、Ｒ成分が特に強い映像情報が入力される場合、１フレーム１ｆ単位第１サブフレームＳＦ１外に第２、３サブフレームＳＦ２、ＳＦ３両側すべてでＲ光源を追加でオンさせる。
【０１０７】
すなわち、前記図１２を通して詳述したように、Ｒ光源はサブフレーム毎に点灯することによって、Ｒ光源自体の輝度は最大３倍に向上されて、Ｇ、Ｂ光源は従前のように第２、３サブフレームでのみ各々点灯をすることにより強調しようとするＲ色相の輝度のみを高めることである。
【０１０８】
しかし、本発明では特定色相が強い映像に対して、該光源をすべてのサブフレームでオンさせることに限らず、映像信号の特性によってこの光源を元来割り当てられたサブフレーム外に追加で一つのサブフレームでのみオン状態とする場合も含む。
【０１０９】
すなわち、実施例３によると、強調しようとする特定色の最大輝度を増やすことができる長所がある。
【０１１０】
<実施例４>
実施例４は、前記実施例２、３を併合する方式であって、映像情報に合わせて本発明による映像処理プロセッサーで映像信号及び光源のオン／オフを調整する方式である。
【０１１１】
すなわち、映像信号の画面全体特性で、（１）Ｒ、Ｇ、Ｂ方式で表示することが望ましい映像、（２）全体画面にホワイト輝度が高くてＣ、Ｍ、Ｙ方式で表示することが望ましい映像、（３）特定色相が強い映像中いずれか一つを選択してこれに合わせて映像信号及びバックライト光源のオン／オフを調整する方式である。
【０１１２】
さらに詳細に説明すると、Ｒ、Ｇ、Ｂ方式からＣ、Ｍ、Ｙ方式にまたはＣ、Ｍ、Ｙ方式からＲ、Ｇ、Ｂ方式に転換時、これにより変更される映像信号は次のような関係式を有する。
Ｒ＋Ｇ＝Ｙ／２
Ｇ＋Ｂ＝Ｃ／２
Ｂ＋Ｒ＝Ｍ／２
【０１１３】
すなわち、Ｃ、Ｍ、ＹはＲ、Ｇ、Ｂに比べて高輝度値を有するので、同じ条件で映像信号を変更するためには前記のような関係式が成立される。
【０１１４】
すなわち、人間が感じる輝度は、色相別に差異があって、輝度の増加率も線形的に認識される部分でなくて、色相別にバックライト光源のオン／オフ周期が変わる時、輝度の不一致が生じないように映像信号変換をしなければならない。
【０１１５】
なぜなら、外部で与えられたグレーレベルをＡ１、画面に実際に表示されるグレーレベルはＡ２、そしてバックライトの輝度をＡ３といった時、既存のカラーフィルタを含む一般的な液晶表示装置ではＡ１＝Ａ２が一致して区別する必要がないが、本発明のような時分割方式液晶表示装置はカラーフィルタを含まない白黒液晶パネルにカラー光源を通してカラー映像を示すので、実際にＡ１＝Ａ２×Ａ３の関係を有する。
【０１１６】
それゆえ、光源点灯方式を変更する時毎に、これにより映像信号を変換させなければならない。
【０１１７】
すなわち、本発明による映像処理プロセッサーは、Ａ１とＡ２×Ａ３が常に一致して高輝度、高画質を提供する役割をすることである。
【０１１８】
図１４は、本発明による実施例４のアルゴリズムを図示した順序図である。
【０１１９】
このアルゴリズムは、入力信号でＲ、Ｇ、Ｂが２５６グレーレベルに表示されて、液晶パネルの画素ではグレーレベルが１２７の時最大輝度になることを前提とする。
【０１２０】
グレーレベルを２５６という値に定めたことは現在基準値であって、これ以上にグレーレベルを分ければ人間がこれを区別できなくなる。
【０１２１】
そして、液晶表示装置のようなディスプレー装置は、入力される信号特性によってグレーレベルが左右される。
【０１２２】
ＳＴ１は、全体画面に対するＲ、Ｇ、Ｂの平均輝度値であるＲ_ａ、Ｇ_ａ、Ｂ_ａを求める段階である。
【０１２３】
ＳＴ２は、多様なケースによってサブフレーム別にオン状態になる光源を決定する段階である。
【０１２４】
この段階では、本発明による映像処理プロセッサーによって映像信号とＲ、Ｇ、Ｂ光源の点灯順序及び組合せを調整する。
【０１２５】
説明の便宜上サブフレーム別オン状態になる光源を“１”として、オフ状態になる光源を“０”に表示する。
【０１２６】
ケース１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの平均輝度値がすべて１２７以上の場合である。
この場合、フレーム単位３個のサブフレームでオン状態になるＲ、Ｇ、Ｂ光源の組合せは、第１、２、３サブフレームで各々（１、１、０）、（１、０、１）、（０、１、１）になる。
【０１２７】
すなわち、Ｒ光源は、第１、２サブフレームで、Ｇ光源は第１、３サブフレームで、Ｂ光源は第２、３サブフレームでオン状態になる。
この時、すべてのサブフレームですべての光源をオンさせる場合も可能であるが、このようにする場合表示できる色範囲が非常に狭くなる短所がある。
【０１２８】
ケース２、３、４は、各々Ｇ、Ｂの平均輝度値が１２７より大きな場合、Ｒ、Ｂの平均輝度値が１２７より大きな場合、Ｒ、Ｇの平均輝度値が１２７より大きな場合、サブフレーム別オン状態になる光源の組合せ式を示した。
【０１２９】
そして、ケース５、６、７では各々Ｒの平均輝度値のみ１２７より大きな場合、Ｇの平均輝度値のみ１２７より大きな場合、Ｂの平均輝度値のみ１２７より大きな場合、サブフレーム別オン状態になる光源の組合せ式を示した。
【０１３０】
最後に、ケース８ではＲ、Ｇ、Ｂ各々の平均輝度値がすべて１２７より小さい値を有する場合に対することであって、サブフレーム別追加される光源なしにＲ、Ｇ、Ｂ光源を一つずつ順次に点灯する。
【０１３１】
この時、ケース２から６までの場合はＲ、Ｇ、Ｂの平均輝度値の範囲によってオン状態になる光源の組合せが変わる場合がある。
【０１３２】
ＳＴ３は、各々のケース別に各画素に入力される映像信号を変更させる段階であり、ＳＴ４は各々のケース別Ｒ、Ｇ、Ｂの点灯順序及び組合せを変更する段階である。
【０１３３】
すなわち、既存の時分割方式液晶表示装置でサブフレーム別にオン状態になる光源の組合せがＲ、Ｇ、Ｂであることと比較時、本発明の実施例５によるケース別光源の組合せは次のようである。
【０１３４】
ケース１の場合、Ｒ＋Ｇ、Ｇ＋Ｂ、Ｂ＋Ｒであって、ケース２の場合、Ｒ＋Ｇ、Ｂ、Ｂ＋Ｇであって、ケース４の場合、Ｒ、Ｒ＋Ｇ、Ｒ＋Ｂであって、ケース８の場合は既存と同一にＲ、Ｇ、Ｂの組合せ式を有する。
【０１３５】
但し、ケース２から６までの場合には、全体画面に対するＲ、Ｇ、Ｂの平均輝度値によって映像信号変換式が変わる場合がある。
【０１３６】
<実施例５>
実施例５は、前記実施例４によるアルゴリズムのケース８に比べて、ケース１から７まででは入力される映像信号に比べて表示できるカラーガマットの範囲が狭くなる点を改善するための方法である。
【０１３７】
すなわち、前記課題を改善するために、Ｒ、Ｇ、Ｂの最小値を求めてこの値の二倍になる値を境界に光源のオン／オフを決定するならば、１画面で表示できない色が生じる問題点を防止できる。
【０１３８】
もしも、高輝度が重要視される映像であれば表示可能なカラーガマットに合わせて映像の色の分布を変える方法も可能である。
【０１３９】
<実施例６>
実施例６は、前記液晶表示装置以外のディスプレー装置にもこのような時分割方式を適用することである。
【０１４０】
液晶表示装置以外の時分割方式を適用することができるディスプレー装置には、テキサス・インスツルメンツ（ＴＩ；ＴｅｘａｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＴｅｃhｎｏｌｏｇｙ）社が開発した微細反射鏡集合体であるＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）や、ＬＣＤプロジェクター（Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）などを代表的な例に挙げることができる。
【０１４１】
このＬＣＤプロジェクターは、ＬＣＤを利用してビデオや、ＴＶの信号はもちろんコンピュータのデータなどの諸般動画像及び停止画像を３００インチ程度の大きさまで拡大して投射する装置である。
【０１４２】
このようなＤＭＤまたはＬＣＤプロジェクターに光源装置及びカラー映像を表示する方式は前記実施例１〜５で詳述した本発明による時分割方式を適用して示すことができる。
【０１４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明による時分割方式液晶表示装置によると、全体画面の特性によって映像信号及び光源の点灯順序と組合せをコントロールできるので、表示できる最大輝度の範囲を増やして、また最大輝度の範囲を調整することができるので、輝度が重視されるＴＶのみならず多様なディスプレー装置に適用できる長所を有する。
【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】一般的な時分割方式液晶表示装置のカラー映像表示方法による概略的な流れ図。
【図４】前記図３によるフレーム単位外部に出力される光源別明るさを示したグラフ。
【図５】前記図４によるサブフレーム別各光源の点灯範囲を時間の関数で示したグラフ。
【図６】本発明の時分割方式液晶表示装置の概略的な図面。
【図７】本発明による実施例１のフレーム単位外部に出力される光源別明るさを示したグラフ。
【図８】前記図７によるサブフレーム別光源の組合せを示したグラフ。
【図９】一般的なＲ、Ｇ、Ｂ及びＣ、Ｍ、Ｙのカラーガマットを示した色座標図。
【図１０】本発明による実施例２で、Ｃ、Ｍ、Ｙ方式にする場合、サブフレーム別光源の点灯順序及び組合せを示したグラフ。
【図１１】本発明の実施例２によるカラー映像表示方法の概略的な流れ図。
【図１２】本発明による実施例３で、Ｒ色相が強い映像に対する１フレーム単位Ｒ、Ｇ、Ｂ光源別出力される輝度値を示したグラフ。
【図１３】前記図１２によるサブフレーム別点灯される光源の組合せを示したグラフ。
【図１４】本発明による実施例４のアルゴリズムを図示した順序図。
【符号の説明】
１００：液晶パネル
１１０：バックライト
１１１：三色光源
１２０：映像処理プロセッサー

Claims

液晶が介在された上、下部基板、及び前記下部基板上の画面を具現する素子である白黒の画素を含む液晶パネルと；
前記液晶パネルの下部に位置して、個別的に順次点灯する方式で光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源を有するバックライトと；
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ光源の点灯順序と組合せを調整する映像処理プロセッサーであって、前記白黒の画素に映像信号を入力し、サブフレーム別オン状態になる前記Ｒ、Ｇ、Ｂ光源の組合せを変更して点灯する映像処理プロセッサーとを含み、
映像を表示する１フレームが３個の前記サブフレームで構成され、
前記１フレーム当たり点灯されるＲ、Ｇ、Ｂ光源をＣ（Ｂ＋Ｇ）、Ｍ（Ｒ＋Ｂ）、Ｙ（Ｒ＋Ｇ）方式にする場合、前記映像信号を前記映像処理プロセッサーを通して、前記Ｃ、Ｍ、Ｙ方式に合う前記映像信号に変更し、前記変更された映像信号データを前記サブフレームに入力し、前記変更された映像信号データによって前記バックライトのＲ、Ｇ、Ｂ光源をＣ、Ｍ、Ｙ方式にしてサブフレーム別に順次に点灯することを特徴とする時分割方式液晶表示装置。
液晶が介在された上、下部基板と、前記下部基板上の画面を具現する素子である白黒の画素を含む液晶パネルと、前記液晶パネルの下部に位置して、個別的に順次点灯する方式で光を供給するＲ、Ｇ、Ｂ光源を有するバックライトと、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ光源の点灯順序と組合せを調整する映像信号プロセッサーとを含む時分割方式液晶表示装置で、
映像を表示する単位であるフレームを一定な間隔を有する３個のサブフレームで構成する段階と；
全体画面の特性によって、前記映像処理プロセッサーを通して前記白黒の画素に映像信号を入力する段階と；
前記映像処理プロセッサーを通して前記サブフレーム別オン状態になるＲ、Ｇ、Ｂ光源の組合せを変更して点灯する段階とを含み、
前記１フレーム当たり点灯されるＲ、Ｇ、Ｂ光源をＣ（Ｂ＋Ｇ）、Ｍ（Ｒ＋Ｂ）、Ｙ（Ｒ＋Ｇ）方式にする場合、前記映像信号を前記映像処理プロセッサーを通して、前記Ｃ、Ｍ、Ｙ方式に合う前記映像信号に変更する段階と、前記変更された映像信号データを前記サブフレームに入力する段階とを含み、前記変更された映像信号データによってバックライトのＲ、Ｇ、Ｂ光源をＣ、Ｍ、Ｙ方式にしてサブフレーム別に順次に点灯する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。
前記全体画面の特性において、前記サブフレーム別にオン状態になる光源の組合せをＣ、Ｍ、Ｙにして順次に点灯すること特徴とする請求項２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。
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２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。
前記サブフレーム別光源の点灯時間は、１／１８０秒より短いことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つ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。
前記全体画面の特性において、画面上に特定色相が強い映像の場合、前記特定色相に該当する光源の点灯回数を増やすことを特徴とする請求項２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。
前記特定色相がＲ色相の場合、前記Ｒ光源を第１サブフレームの他に第２、３サブフレームの内最低限一つのサブフレームでオン状態にすることを特徴とする請求項２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。
前記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において、
映像信号を入力する前に、Ｒ、Ｇ、Ｂを２５６グレーレベルで表示するよう設定する段階と、前記グレーレベルに分けたＲ、Ｇ、Ｂが１２７グレーレベルの時を輝度値の基準値にする段階と、全体画面に対するＲ、Ｇ、Ｂの平均輝度値を求める段階と、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの各々の平均輝度値と前記基準値とを比較して、前記平均輝度値と前記基準値の大小関係を基に複数のケースに場合分けする段階とを含み、前記場合分けされたケース別にサブフレーム単位でオン状態になるＲ、Ｇ、Ｂ光源を決定することを特徴とする請求項２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。
前記サブフレーム別にオン状態になるＲ、Ｇ、Ｂ光源は、２個以下であることを特徴とする請求項２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。
前記全体画面の特性において、Ｒ、Ｇ、Ｂの最小値の約２倍になる値で、サブフレーム別追加でオン状態になる光源を決定することを特徴とする請求項２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。
前記液晶は、電圧印加時ベンド構造をなすＯＣＢモードまたは強誘電性液晶モードであることを特徴とする請求項２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。