JPH07318938A

JPH07318938A - Ｒｇｂフィールド順次表示方式のカラー液晶表示装置

Info

Publication number: JPH07318938A
Application number: JP6130859A
Authority: JP
Inventors: Tomio Tanaka; 富雄田中
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1994-05-23
Filing date: 1994-05-23
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】濁りのない色でカラー画像を表示できるＲＧ
Ｂフィールド順次表示方式のカラー液晶表示装置を提供
することである。【構成】液晶表示素子１１は、赤用、緑用、青用の無
彩色の階調画像を順次表示する。液晶表示素子１１の表
面又は裏面側には、所定の順番で三原色のフィールドが
配置され、各フィールドの境界が液晶表示素子の主走査
方向に平行で、液晶表示素子１１の画像表示タイミング
に同期して、液晶表示素子１１の副走査方向に回転する
カラーフィルタ１３が配置される。各フィールドの境界
を液晶表示素子の主走査方向に平行としたので、表示色
の混色が起こらない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、表示色の濁り或いは
混色を防止したＲＧＢフィールド順次表示方式のカラー
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カラー液晶表示素子は、カラー
ＣＲＴ等と比較すると、その解像度が低く、高品質のカ
ラー画像を表示しにくいという問題がある。この欠点を
解決し、液晶表示素子の見かけ上の解像度を向上する技
術として、ＲＧＢフィールド順次表示方式（三原色順次
表示方式）のカラー液晶表示装置が注目されている。こ
の方式は、図１０に例示するように、白黒階調表示の液
晶表示素子３１の裏面側にＲ（赤）とＧ（緑）とＢ
（青）のフィールドを備える円盤状或いは円錐状のカラ
ーフィルタ３３を配置し、液晶表示素子３１の画像表示
に同期してこのカラーフィルタ３３を回転させて、光源
３５からの光をカラーフィルタ３３を介して液晶表示素
子３１に照射することにより、カラー画像を得るもので
ある。この方式によれば、液晶表示素子３１の見かけ上
の画素数及び開口率を実際の値の３倍にすることがで
き、高解像度のカラー画像を表示できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１０に示す
ＲＧＢシーケンシャル方式のカラー液晶表示装置では、
カラーフィルタ３３の各フィールドが扇型であり、液晶
表示素子３１の上端部と下端部では、液晶表示素子３１
の行（水平走査線、走査ライン）とカラーフィルタ３３
の各フィールドの境界（色の境界）が平行にならない。
このため、図１１（Ａ）に例示するように、液晶表示素
子３１の第１行の画素にある色（図面ではＲ）用の画像
を書き込む以前から液晶表示素子３１上にカラーフィル
タ３３のその色（Ｒ）のフィールドが位置したり、或い
は、図１１（Ｂ）に例示するように、液晶表示素子３１
の最終行の画素にある色（例えばＲ）用の画像を書き込
んだ後でも、液晶表示素子３１上にカラーフィルタ３３
の前のフィールド（例えば、Ｂのフィールド）が位置す
る。従って、本来表示したい色とは別の色で一時的に画
像が表示され、混色が起こり、表示色が濁ってしまう。

【０００４】この発明は上記実状に鑑みてなされてもの
であり、濁りのない色でカラー画像を表示できるＲＧＢ
フィールド順次表示方式のカラー液晶表示装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にかかるＲＧＢフィールド順次表示方式の
カラー液晶表示装置は、合成されたカラー画像を形成す
るための三原色の各色用の無彩色の階調画像を表示する
液晶表示素子と、前記液晶表示素子の表面側又は裏面側
に一部が配置され、所定の順番で三原色のフィールドが
配置され、各フィールドの境界部が前記液晶表示素子の
行と平行に配置され、前記液晶表示素子の画像表示に同
期して前記液晶表示素子の副走査方向に回転する無端帯
状のカラーフィルタと、より構成されることを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】上記構成のＲＧＢフィールド順次表示方式のカ
ラー液晶表示装置によれば、フィールドの境界が液晶表
示素子の行に平行であり、しかも、各フィールドが液晶
の副走査方向（列方向）に、表示画像に同期して移動す
るので、画像が本来表示したい色と異なった色で表示さ
れることがなくなる。従って、表示画像の色の濁りを防
止できる。前記カラーフィルタは、例えば、ドラム状の
もの、キャタピラ状のもの等、剛性又は可撓性の無端帯
状回転体から構成される。また、前記カラーフィルタの
各フィールドの境界部に実質的に黒色のマスクを配置
し、表示画像書き込み中の行を黒マスクで覆うようにし
てもよい。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの実施例にかかるＲＧＢフィールド順
次表示方式のカラー液晶表示装置の主要部の斜視図を、
図２は側面図を示す。図示するように、このＲＧＢフィ
ールド順次表示方式のカラー液晶表示装置は、液晶表示
素子１１と、液晶表示素子１１の裏面側に配置されたリ
ング状のカラーフィルタ１３と、カラーフィルタ１３の
中央部に配置された光源１５と、カラーフィルタ１３を
回転させるモータ１７と、モータ１７の回転軸１７Ａの
回転力をカラーフィルタ１３に伝達する伝達機構１９
と、液晶表示素子１１に画像を表示させる液晶駆動部２
１と、モータ１７を回転させてカラーフィルタ１３を回
転させる回転制御部２３とを備える。

【０００８】液晶表示素子１１は、例えば、高速応答が
可能な強誘電性液晶表示素子（液晶として強誘電性液晶
を用いた液晶表示素子）等から構成され、白黒階調表示
を行う。液晶表示素子１１の表示画像のフレーム周波数
は、例えば、１８０Ｈｚである。

【０００９】次に、液晶表示素子１１の具体的な構成の
一例を説明する。図３は液晶表示素子１１の断面図、図
４は液晶表示素子の画素電極とアクティブ素子を形成し
た基板の平面図、図５は液晶分子の配向方向と偏光板の
光学軸の関係を示す図である。

【００１０】この強誘電性液晶表示素子は、アクティブ
マトリクス方式のものであり、一対の透明基板（例え
ば、ガラス基板）１０１、１０２のうち、図３において
下側の基板（以下、下基板）１０１には透明な画素電極
１０３と画素電極１０３に接続された薄膜トランジスタ
（以下、ＴＦＴ）とがマトリクス状に配列形成されてい
る。さらに、下基板１には、図４に示すように、画素電
極１０３の行間にゲートライン（走査ライン）１０５が
配線され、画素電極１０３の列間にデータライン（階調
信号ライン）１０６が配線されている。各ＦＴＦ１０４
のゲート電極は対応するゲートライン１０５に接続さ
れ、ドレイン電極は対応するデータライン１０６に接続
されている。

【００１１】ゲートライン１０５は、端子部１０５ａを
介して行ドライバ（行駆動回路）１２１に接続され、デ
ータライン１０６は端子部１０６ａを介して列ドライバ
（列駆動回路）１２２に接続される。行ドライバ１２１
は、ゲートパルスを印加して、ゲートライン１０５をス
キャンする。一方、列ドライバ１２２は、液晶駆動部２
１から表示データ（階調データ）を受け、データライン
１０６に表示データに対応するデータ信号を印加する。

【００１２】図３において、上側の基板（以下、上基
板）１０２には、下基板１０１の各画素電極１０３と対
向する透明な対向電極１０７が形成されている。対向電
極１０７は表示領域全体にわたる面積の１枚の電極から
構成され、一定の基準電圧Ｖ０が印加されている。

【００１３】下基板１０１と上基板１０２の電極形成面
には、それぞれ配向膜１０８、１０９が設けられてい
る。配向膜１０８、１０９はポリイミド等の有機高分子
化合物からなり、その対向面にはラビング等の配向処理
が施されている。

【００１４】下基板１０１と上基板１０２は、その外周
縁部において枠状のシール材１１０を介して接着されて
おり、基板１０１、１０２間のシール材１１０で囲まれ
た領域には液晶１１１が封入されている。液晶１１１
は、カイラルスメクティックＣ相の螺旋ピッチが両基板
１０１、１０２の間隔より小さく、かつ、配向状態のメ
モリ性を有さない強誘電性液晶（以下、ＤＨＦ液晶）で
ある。ＤＨＦ液晶１１１は、螺旋ピッチが、可視光帯域
の波長である７００nm〜４００nm以下（例えば、４００
nm〜３００nm）であり、自発分極が大きく、コーンアン
グルが約２７度乃至４５゜（望ましくは、２７゜乃至３
０゜）の強誘電性液晶組成物からなる。なお、液晶１１
１の層の厚さは、シール材１１０及び透明なギャップ材
１１２により一定値に保持される。ギャップ材１１２は
液晶封入領域内に点在状態で配置されている。

【００１５】ＤＨＦ液晶１１１は、カイラルスメクティ
ックＣ相が有する層構造の層の法線を配向膜１０８、１
０９の配向処理の方向に向けて均一な層構造を形成す
る。また、その螺旋ピッチが基板間隔より小さいため、
螺旋構造をもった状態で基板１０１、１０２間に封入さ
れている。液晶層を挟んで対向する画素電極１０３と対
向電極１０７との間に絶対値が所定の値より高い電圧を
印加したとき、ＤＨＦ液晶１１１は印加電圧の極性に応
じて、液晶分子が一方向に配向する第１の配向状態と液
晶分子が他方向に配向する第２の配向状態のいずれかの
状態に設定され、また、絶対値が前記所定値より低い電
圧を印加画素電極１０３と対向電極１０７間に印加した
ときは、ＤＨＦ液晶１１１の螺旋が歪むことにより、液
晶分子の平均的な配列状態が、印加電圧に応じて、第１
と第２の配向状態の中間の状態となる。

【００１６】液晶表示素子の上下には、一対の偏光板１
１３、１１４が配置されている。偏光板１１３、１１４
の透過軸の方向は、前述の第１と第２の配向状態におけ
るＤＨＦ液晶１１１の液晶分子の配向方向に応じて設定
されている。

【００１７】偏光板１１３、１１４の透過軸とＤＨＦ液
晶１１１の液晶分子の配向方向との関係を図５を参照し
て説明する。図５（ａ）は図３において上側の偏光板
（以下、上偏光板）１１４の透過軸１１４ａを示し、
（ｂ）はＤＨＦ液晶１１１の第１と第２の配向状態にお
ける液晶分子の平均的な配向方向１１１ａ、１１１ｂを
示し、（ｃ）は図３において下側の偏光板（以下、下偏
光板）１１３の透過軸１１３ａを示している。

【００１８】一方の極性でかつ絶対値が所定の値以上の
電圧を印加した時、ＤＨＦ液晶１１１の第１の配向状態
となり、液晶分子の平均的な配向方向は図５（ｂ）に実
線で示す第１の配向方向１１１ａとなる。他方の極性で
かつ絶対値が所定の値以上の電圧を印加したとき、ＤＨ
Ｆ液晶１１１は第２の配向状態となり、液晶分子の平均
的な配向方向は図５（ｂ）に波線で示す第２の配向方向
になる。第１の配向方向１１１ａと第２の配向方向１１
１ｂとのずれ角θは、ＤＨＦ液晶１１１の種類によって
異なるが、２５゜〜４５゜に選定され、望ましくは２７
゜〜４５゜である。

【００１９】一対の偏光板１１３、１１４のうち、一方
の偏光板、例えば、上偏光板１１４の透過軸１１４ａ
は、ＤＨＦ液晶１１１の２つの配向方向１１１ａ、１１
１ｂの一方、例えば、第２の配向方向１１１ｂとほぼ平
行に設定されており、他方の下偏光板１１３の透過軸１
１３ａは、上偏光板１１４の透過軸１１４ａとほぼ直交
するように設定されている。

【００２０】図５に示すように偏光板１１３、１１４の
透過軸を設定した強誘電性液晶表示素子は、液晶分子を
第１の配向方向１１１ａに配向させた時に透過率が最も
高く（表示が最も明るく）なり、液晶分子を第２の配向
方向１１１ｂに配向させた時に透過率が最も低く（表示
が最も暗く）なる。

【００２１】なお、一方の偏光板１１４の透過軸１１４
ａを第１の配向方向１１１ａとほぼ平行とし、他方の偏
光板１１５の透過軸１１５ａを第１の配向方向１１１ａ
とほぼ直交させるようにしてもよい。また、一方の偏光
板１１４の透過軸１１４ａを第１の配向方向１１１ａと
第２の配向方向１１１ｂの中間方向とし、他方の偏光板
１１５の透過軸１１５ａを中間方向にほぼ直交させるよ
うにしてもよい。また、ＭＩＭをアクティブ素子とする
アクティブマトリクス型の液晶表示素子、或いは、高速
応答が可能で且つ階調表示ができる単純マトリクスタイ
プの液晶表示等も使用可能である。さらに、ＤＨＦ液晶
を用いる強誘電性液晶表示素子を例示したが、他の強誘
電性液晶、反強誘電性液晶を使用してもよく、また、高
速応答性が確保できるならば、他の液晶材料も使用可能
である。

【００２２】カラーフィルタ１３は、無端帯状のもの
で、例えば、一対のリング状のフレームにＲＧＢ三原色
の光透過性のフィールドを所定の順番で配置して構成さ
れる。各フィールドの境界は、液晶表示素子１１の行
（水平走査線、主走査方向）と平行である。

【００２３】光源１５は白色光源であり、カラーフィル
タ１３内に配置され、カラーフィルタ１３を介して赤色
の光、緑色の光、青色の光を液晶表示素子１１に照射す
る。モータ１７は、例えば、扁平モータ、ステッピング
モータ等から構成される。伝達機構１９は、モータ１７
の回転力をカラーフィルタ１３に伝達し、カラーフィル
タ１３を回転させる。液晶駆動部２１は、映像信号を受
け、これをＲ用の映像信号（Ｒ用の階調信号）、Ｇ用の
映像信号（Ｇ用の階調信号）、Ｂ用の映像信号（Ｂ用の
階調信号）に分離する。液晶駆動部２１は、これらの信
号に基づいて、Ｒ用の階調画像、Ｇ用の階調画像、Ｂ用
の階調画像を順番に液晶表示素子１１に表示させる。回
転制御部２３は、映像信号を受け、映像信号に含まれる
同期信号を分離し、分離した同期信号に従って、液晶表
示素子１１の表示画像とその裏面側に位置するカラーフ
ィルタ１３の回転が同期するように、モータ１７を駆動
する。

【００２４】次に、上記構成のＲＧＢフィールド順次表
示方式のカラー液晶表示装置の動作を説明する。まず、
液晶駆動部２１には映像信号、例えば、フレーム周波数
が６０Ｈｚのテレビ画像信号が供給される。液晶駆動部
２１は、供給された映像信号をＲ用の映像信号、Ｇ用の
映像信号、Ｂ用の映像信号に分離し、液晶表示素子１１
にＲ用の画像、Ｇ用の画像、Ｂ用の画像を順次表示させ
る。

【００２５】液晶表示素子１１への表示画像の書き込み
は１行毎に行われるので、例えば、図６に示すように、
画面全体にＲ用の白黒階調画像が表示されていると仮定
すると、第１行から順次Ｇ用の白黒階調画像が書き込ま
れてＧ用の白黒階調画像が表示され、その後、全面がＧ
用の白黒階調画像となる。次に、第１行から順次Ｂ用の
白黒階調画像が書き込まれてＢ用の白黒階調画像が表示
され、その後、全面がＢ用の白黒階調画像となる。さら
に、第１行から順次Ｒ用の白黒階調画像が書き込まれて
Ｒ用の白黒階調画像が表示され、その後、全面がＲ用の
白黒階調画像となる。以後、同様の処理が繰り返し実行
される。

【００２６】なお、液晶表示素子１１の表示画像の書き
込み中の行とは、アクティブマトリクスタイプの液晶表
示素子にあっては、アクティブ素子（図４ではＴＦＴ１
０４）を介して表示データを各画素に書き込んでいる行
（図４のゲートライン１０５に行ドライバ１２１からゲ
ートパルスが印加されている行）であり、シンプルマト
リクスタイプの液晶表示装置にあっては、選択電圧を印
加している走査電極が位置する行である。液晶表示素子
１１のフレーム周波数はテレビ画像信号のフレーム周波
数６０Ｈｚの３倍の１８０Ｈｚとなる。

【００２７】回転制御部２３は、テレビ画像信号に含ま
れる水平及び垂直同期信号を分離し、分離した同期信号
に従って、液晶表示素子１１の表示画像とカラーフィル
タ１３の各フィールドが一致するようにモータ１７を駆
動する。なお、カラーフィルタ１３の回転位置を検出
し、その回転の制御に使用してもよい。

【００２８】ここで、図７（Ａ）に示すように、例え
ば、液晶駆動部２１が液晶表示素子１１の第１行の各画
素にＧ用の白黒階調画像を書き込んでいるタイミングで
は、回転制御部２３は、液晶表示素子１１の第１行の上
にＧのフィールドの下端が位置し、第２行以下のＲ用の
白黒階調画像の上にはＲのフィールドが位置するように
モータ１７の回転を制御する。このため、書き込み中の
第１行の上にはＧのフィールドが位置してＧの階調画像
が表示され、第２行以下にはＲのフィールドが位置して
Ｒの階調画像が表示される。

【００２９】液晶駆動部２１は、第１行の画素へのＧ用
の白黒階調画像の書き込みが終了すると、図７（Ｂ）に
示すように、液晶表示素子１１の第２行の各画素にＧ用
の白黒階調画像を書き込む。回転制御部２３は、液晶表
示素子１１の第２行の上にＧのフィールドの下端が位置
し、第３行以下のＲ用の白黒階調画像の上にはＲのフィ
ールドが位置するようにモータ１７の回転を制御する。
このため、書き込み済みの第１行と書き込み中の第２行
の画素の上にはＧのフィールドが位置してＧの階調画像
が表示され、第３行以下のＲ用の白黒階調画像の上には
Ｒのフィールドが位置し、Ｒの階調画像が表示される。

【００３０】以後、各行の画素への表示画像の書き込み
とカラーフィルタ１３の回転が同期して実行され、Ｇ用
の白黒階調画像の書き込み処理が終了すると、Ｂ用とＲ
用の白黒階調画像について、同様の処理が繰り返して実
行される。以上のようにして、ＲＧＢ用の白黒階調画像
がその背後のフィールドにより着色され、ＲＧＢ三原色
の画像が短時間に切り換えて表示されるため、観察者は
これらの合成画像を認識する。

【００３１】上記構成によれば、Ｒ用の階調画像の背後
には、必ずＲのフィールドが位置し、Ｇ用の階調画像の
背後には、必ずＧのフィールドが位置し、Ｂ用の階調画
像の背後には、必ずＢのフィールドが位置し、Ｒ，Ｇ，
Ｂ用の階調画像の上に他の色のフィールドが位置するこ
とがない。このため、表示色の混色が生じない。

【００３２】上記実施例では、書き込み中の行の上にフ
ィールドを配置したが、例えば、各フィールドの間に液
晶表示素子１１の１行の幅に相当する幅の黒マスク（黒
ストライプ、光源１５からの光を遮断・吸収できるなら
ば特に構成は限定されない）を配置し、書き込み中の行
の上にこの黒マスクが位置するように、カラーフィルタ
１３を回転させてもよい。このような構成とすれば、表
示画像が確定していない、書き込み中の行が表示される
ことがない。

【００３３】なお、カラーフィルタの形状及びその回転
機構は上記実施例に限定されず、各フィールドの境界を
液晶表示素子の主走査方向と平行とし、且つ、フィール
ドを液晶表示素子１１の副走査方向に移動させることが
できるならば、形状及び駆動方法は任意である。例え
ば、図８に示すように、フィルム状或いは帯状の可撓性
のカラーフィルタ２５を軸２７等を駆動して回転させて
もよい。なお、図８では、フィールド間に前述の黒マス
ク２５Ａを配置した例を示す。また、カラーフィルタ１
３、２５は図９に例示するように、液晶表示素子１１の
表面側に配置されてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、３原色順次表示方式のカラー液晶表示装置におい
て、カラーフィルタのフィールドの境界を液晶表示素子
の主走査方向と平行とし、各境界が主走査方向に平行の
まま移動するように、カラーフィルタを回転させるの
で、表示画像を表示色と異なる色で表示される事態を防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるＲＧＢフィールド
順次表示方式のカラー液晶表示装置の構造を示す図であ
る。

【図２】この発明の一実施例にかかるＲＧＢフィールド
順次表示方式のカラー液晶表示装置の構造を示す図であ
る。

【図３】図１に示す液晶表示素子の断面図である。

【図４】液晶表示素子の画素電極とＴＦＴを形成した基
板の平面図である。

【図５】液晶分子の配向方向と偏光板の光学軸の関係の
一例を示す図である。

【図６】液晶表示素子の表示画像を説明する図である。

【図７】液晶表示素子とカラーフィルタの位置関係を説
明するための図である。

【図８】カラーフィルタの変形例を示す図である。

【図９】カラーフィルタを液晶表示素子の前に配置した
例を示す図である。

【図１０】従来のＲＧＢフィールド順次表示方式のカラ
ー液晶表示装置の構造を示す図である。

【図１１】従来のＲＧＢフィールド順次表示方式のカラ
ー液晶表示装置の問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１１・・・液晶表示素子、１３・・・カラーフィルタ、１５・・
・光源、１７・・・モータ、１９・・・伝達機構、２１・・・液晶
駆動部、２３・・・回転制御部、２５・・・カラーフィルタ、
２７・・・軸、３１・・・液晶表示素子、３３・・・カラーフィ
ルタ、３５・・・光源、１０１・・・透明基板、１０２・・・透
明基板、１０３・・・画素電極、１０４・・・ＴＦＴ、１０５
・・・ゲートライン、１０６・・・データライン、１０７・・・
対向電極、１０８・・・配向膜、１０９・・・配向膜、１１０
・・・シール材、１１１・・・ＤＨＦ液晶、１１２・・・ギャッ
プ材、１１３・・・偏光板、１１４・・・偏光板、１２１・・・
行ドライバ、１２２・・・列ドライバ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成されたカラー画像を形成するための三
原色の各色用の無彩色の階調画像を表示する液晶表示素
子と、前記液晶表示素子の表面側又は裏面側に一部が配置さ
れ、所定の順番で三原色のフィールドが配置され、各フ
ィールドの境界部が前記液晶表示素子の行と平行に配置
され、前記液晶表示素子の画像表示に同期して前記液晶
表示素子の副走査方向に回転する無端帯状のカラーフィ
ルタと、より構成されることを特徴とするＲＧＢフィールド順次
表示方式のカラー液晶表示装置。
【請求項２】前記カラーフィルタは剛性又は可撓性の無
端帯状回転体から構成されることを特徴とする請求項１
に記載のＲＧＢフィールド順次表示方式のカラー液晶表
示装置。
【請求項３】前記カラーフィルタは各フィールドの境界
部に実質的に黒色のマスクを備えることを特徴とする請
求項１又は２に記載のＲＧＢフィールド順次表示方式の
カラー液晶表示装置。
【請求項４】前記カラーフィルタは、前記液晶表示素子
の画像データ書き込み中の行を黒マスクで覆うように回
転することを特徴とする請求項３に記載のＲＧＢフィー
ルド順次表示方式のカラー液晶表示装置。