JPH07318939A - Rgbフィールド順次表示方式のカラー液晶表示装置 - Google Patents

Rgbフィールド順次表示方式のカラー液晶表示装置

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JPH07318939A
JPH07318939A JP6130862A JP13086294A JPH07318939A JP H07318939 A JPH07318939 A JP H07318939A JP 6130862 A JP6130862 A JP 6130862A JP 13086294 A JP13086294 A JP 13086294A JP H07318939 A JPH07318939 A JP H07318939A
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crystal display
color
display element
color filter
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JP6130862A
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Tomio Tanaka
富雄 田中
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Casio Computer Co Ltd
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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。一方、液晶表示素子1
1の表面側又は裏面側には、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部に黒色のマス
ク13Aを備え、液晶表示素子11の画像表示タイミン
グに同期して回転するカラーフィルタ13が配置され
る。黒マスク13Aを配置することにより、液晶表示素
子11の所定色用の画像の上に他の色のフィールドが位
置する事態が防止され、表示色の濁りが防止される。

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のカラーフィルタ3
3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(図では、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の最下端の行の画素にある色(図では、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(図では、B)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に実質的に黒色のマスクを備
え、前記液晶表示素子の画像の表示タイミングに同期し
て回転するカラーフィルタと、より構成されることを特
徴とする。
【0006】
【作用】上記構成とすることにより、この発明の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、例えば、各フィールドの形状が扇型のため、液晶表
示素子の各行(水平走査線)と各フィールドの境界が非
平行の場合にも、フィールドとフィールドの間に黒マス
クが配置されているので、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。
【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構成を示す。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1
1の裏面側に配置されたカラーフィルタ13と、カラー
フィルタ13の裏面側に配置された光源15と、カラー
フィルタ13を回転させるモータ17と、液晶表示素子
11に白黒階調画像を表示させる液晶駆動部19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21とを備える。
【0008】液晶表示素子11は、例えば、高速応答可
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(無彩色)
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2は液晶表示素子11の断面図、図
3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4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2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3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2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4を参照し
て説明する。図4(a)は図2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2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4(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4(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4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、図5に示すよう
に、RGB三原色のフィールドを備える円盤状のもので
ある。各フィールドは扇型をしており、各フィールドの
境界部分には、黒いマスク13Aが配置されている。各
黒マスク13Aは、光吸収性のフィルタ等から構成さ
れ、図6(A)及び(B)に示すように、液晶表示素子
11の最上端の行(水平走査線)と最下端の行を覆うサ
イズを有する。
【0023】光源15は白色光源であり、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。液晶駆動
部19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19は、これらの信号に基づいて、R用の白黒(無
彩色)階調画像、G用の白黒階調画像、B用の白黒階調
画像を順番に液晶表示素子11に表示させる。回転制御
部21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、表示画像とそ
の裏面側に位置するフィールドが同期するように、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。
【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19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
19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用の白黒階調画像、G用の白黒階調画像、B用の白
黒階調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7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て実行
される。なお、表示画像を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TFT104)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1
05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18
0Hzとなる。
【0026】回転制御部21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の各フィールドが同期するようにモータ17を駆
動する。従って、前述のように、液晶表示素子11のフ
レーム周波数が180Hzであるから、各フィールドが
液晶表示素子11の上に位置する期間は1/180秒と
なる。
【0027】ここで、例えば、液晶表示素子11の第1
行の各画素にR用の表示画像を書き込んでいるタイミン
グでは、図6(A)に示すように、回転制御部21は、
液晶表示素子11の第1行の右端の画素の上にRのフィ
ールドが位置し、黒マスク13Aが第1行の他の画素の
上に位置するように、カラーフィルタ13の回転を制御
する。その後、カラーフィルタの黒マスク13Aの上辺
と液晶表示素子11の書き込み中の行が平行となるタイ
ミングでは、回転制御部21は、図8に示すように、表
示画像を書き込んでいる行の上にRのフィールドの下端
が位置するように、カラーフィルタ13の回転を制御す
る。さらに、表示画像の書き込みが進み、液晶表示素子
11の最下端の行にR用の表示画像を書き込んでいるタ
イミングでは、図6(B)に示すように、回転制御部2
1は、最下端の行の左端の画素の上にRのフィールドが
位置し、黒マスク13Aが最下端の行の他の画素の上に
位置するように、カラーフィルタ13の回転を制御す
る。G及びBの画像についても同様に、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
る。
【0028】上記のようにカラーフィルタ13を回転す
ることにより、液晶表示素子11に表示されたR用の白
黒階調画像がRに着色され、G用の白黒階調画像がGに
着色され、B用の白黒階調画像がBに着色され、しか
も、これらが短時間に切り替えて表示される。このた
め、これらの画像が観察者の視覚上で合成され、観察者
はフルカラー画像を認識する。
【0029】このような構成によれば、R用の階調画像
の背後には、Rのフィールドと黒マスクが位置し、G用
の階調画像の背後には、Gのフィールドと黒マスクが位
置し、B用の階調画像の背後には、Bのフィールドと黒
マスクが位置し、R,G,B用の白黒階調画像の上に他
の色(三原色)のフィールドがオーバーラップすること
がない。このため、表示色が混じることがなく、本来表
示したい色で画像を表示できる。なお、各フィールドの
色と黒マスクの黒色が混じる場合があるが、表示が若干
暗くなるだけであり、表示色が変化する等の問題は発生
しない。
【0030】上記実施例では、表示画像書き込み中の行
の少なくとも一部にRGBいずれかのフィールドが位置
するように説明したが、書き込み中の行の上には黒マス
ク13Aが位置し、書き込み完了後、RGBいずれかの
フィールドが位置するようにしてもよい。また、上記実
施例では、各黒マスク13Aのサイズを、液晶表示素子
11の最上端及び最下端の行をほぼ覆うサイズとした
が、黒マスク13Aのサイズはこれらに限定されるもの
ではなく、見かけ上混色を防止できるならば、そのサイ
ズは任意である。但し、カラーフィルタ13内の黒マス
ク13Aが占める割合が増加すると、表示全体が暗くな
るので、黒マスク13Aのサイズは必要最小限に抑える
ことが望ましい。
【0031】上記実施例では、液晶表示素子11の裏面
側にカラーフィルタを配置する例を示したが、カラーフ
ィルタを液晶表示素子11の表面側に配置してもよい。
また、円盤状のカラーフィルタ13を使用する例を示し
たが円錐状のカラーフィルタを使用してもよい。図9に
円錐状のカラーフィルタ23を液晶表示素子11の表面
側に配置した例を示す。この場合も、RGB各フィール
ドの境界部には黒マスクを配置する。黒マスクは、実質
的に光を遮蔽して混色を防止できればよく、完全な黒で
ある必要はない。また、フィルタ13の色自体を黒とし
てもよく、また、フィールドの境界部に黒色の部材を接
着等して黒マスクを作成してもよく、その構成は任意で
ある。また、映像信号として、フレーム周波数が60H
zのテレビジョン信号を示したが、任意の映像信号でも
よく、その映像信号のフレーム周波数に合わせてモータ
17の回転を制御する。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、RGBフィールド順次表示方式のカラー液晶表示装
置において、カラーフィルタの各フィールド間に黒マス
クを配置したので、フィールドの境界と液晶表示素子の
各行が非平行の場合であっても、表示画像が表示色と異
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】図1に示す液晶表示素子の断面図である。
【図3】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4】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5】図1に示すカラーフィルタの構成例を示す平面
図である。
【図6】液晶表示素子とカラーフィルタの各フィールド
及び黒マスクの位置関係を説明するための図である。
【図7】液晶表示素子の表示画像を説明する図である。
【図8】液晶表示素子とカラーフィルタの各フィールド
及び黒マスクの位置関係を説明するための図である。
【図9】カラーフィルタの変形例を示す図である。
【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、13A
・・・黒マスク、15・・・光源、17・・・モータ、19・・・液
晶駆動部、21・・・回転制御部、23・・・カラーフィル
タ、31・・・液晶表示素子、33・・・カラーフィルタ、3
5・・・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 (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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
    の境界部に実質的に黒色のマスクを備え、前記液晶表示
    素子の画像の表示タイミングに同期して回転するカラー
    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。
  2. 【請求項2】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最上端と最下端の行の少なく
    とも一方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。
  3. 【請求項3】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。
  4. 【請求項4】前記カラーフィルタの黒マスクは、前記液
    晶表示素子の最上端と最下端の行の一方又は両方を実質
    的に覆うサイズを有することを特徴とする請求項1、2
    又は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。
  5. 【請求項5】前記液晶表示素子は、強誘電性液晶を用い
    た強誘電性液晶表示素子であることを特徴とする請求項
    1乃至4のいずれか1つに記載のRGBフィールド順次
    表示方式のカラー液晶表示装置。
  6. 【請求項6】前記カラーフィルタは、円盤状又は円錐状
    であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つ
    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。
JP6130862A 1994-05-23 1994-05-23 Rgbフィールド順次表示方式のカラー液晶表示装置 Pending JPH07318939A (ja)

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