JPH11259020A

JPH11259020A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH11259020A
Application number: JP8288598A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Funamoto; 昭宏船本; Masayuki Shinohara; 正幸篠原; Shigeru Aoyama; 茂青山
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】フィールド順次方式の液晶表示装置におい
て、コントラストを多階調化する。【解決手段】液晶表示パネル２２の１個の画素３９を
１：２：４の面積比に分割する。ここで、画像表示デー
タによって透過状態と非透過状態として切り替えられる
領域を選択し、他の領域を非透過状態に保つことにより
階調を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像表示装置に関す
る。特に、フィールド順次方式のカラー液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１はカラーフィルタ方式の液晶表示装
置１の原理を説明する概略図である。カラーフィルタ方
式の液晶表示装置１は、カラーフィルタ２を備えた液晶
表示パネル３の背後に、バックライトとして白色光源４
を置いたものであって、各画素に対応して赤色（Ｒ）、
緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色のフィルタが配列して
いる。例えば赤色フィルタ（Ｒ）に対応する画素を透過
状態にすると、白色光が赤色フィルタに入射して当該画
素を赤色に発光させる。同様に、緑色フィルタ（Ｇ）や
青色フィルタ（Ｂ）に対応する画素を透過状態にする
と、白色光が緑色フィルタや青色フィルタに入射して当
該画素を緑色や青色に発光させる。そして、これらの赤
色画素、緑色画素、青色画素を透過した光を混合させる
ことによって一つのカラー画像を生成している。

【０００３】しかし、このようなカラーフィルタ方式の
液晶表示装置１では、カラーフィルタ２で白色光源４か
らの光の２／３がカットされるので、光量損失が大きか
った。

【０００４】このような光のロスが発生しない方式のカ
ラー液晶表示装置としては、フィールド順次方式の液晶
表示装置１１が知られている。フィールド順次方式の液
晶表示装置１１は、図２に示すように、赤、緑、青のカ
ラーフィルタを有しないモノクロ用の液晶表示パネル１
２の後方に、赤色光源１３Ｒ、緑色光源１３Ｇ及び青色
光源１３Ｂを配置したものである。赤色光源１３Ｒ、緑
色光源１３Ｇ、青色光源１３Ｂは図３に示すように互い
に重複しないように順次時分割で発光し、それに同期し
て液晶表示パネル１２にも赤色、緑色、青色の各画像の
表示データが書き込まれる。すなわち、赤色光源１３Ｒ
が発光するタイミングに合わせて赤色画像を表示させ、
緑色光源１３Ｇが発光するタイミングに合わせて緑色画
像を表示させ、青色光源１３Ｂが発光するタイミングに
合わせて青色画像を表示させようとするものである。従
って、液晶画面は順次赤色画像、緑色画像、青色画像を
表示するが、残像効果があるため、人間の目には各色が
混じって見え、中間色を含むカラー画像が生成される。

【０００５】このようなフィールド順次方式の液晶表示
装置は、カラーフィルタを用いないので、光源の光のロ
スがなく、またモノクロ用の液晶表示パネルの背後に３
色の光源を置くだけであるので、構造が簡単で製造も容
易であるという特徴がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、液晶表示装置
では、ＴＮ（ツイステッド・ネマチック）モードの液晶
表示パネルを用いられることが多く、液晶表示装置の階
調を表現するには、図４に示すように、液晶表示装置の
入力電圧を変化させることによって液晶の透過率を変化
させていた。

【０００７】しかし、フィールド順次方式の液晶表示装
置では、高い応答性が求められるため、ＴＮモードの液
晶表示パネル（応答時間：数１０ｍｓ）は用いることが
できず、応答性の高い強誘電性の液晶表示パネル（応答
時間：役０.２ｍｓ）が用いられている。ところが、強
誘電性の液晶表示パネルは２値表示であるため、階調表
示は原則として行なえず、フレームレート階調制御を行
なっても高々１０数階調しかできず、さらに高い階調を
得る方法が求められている。この点を次に、詳しく述べ
る。

【０００８】応答時間とは、図５に示すように、画素印
加電圧をオンにした後、画素の透過率が０％から１００
％まで（あるいは、１００％から０％まで）変化するの
に要する時間であるが、図５に示す１フレーム中で発光
時間が短いと輝度が落ちるので、発光時間も応答時間と
同程度に必要である。そのため、１フレームの時間とし
ては、応答時間の３倍程度の時間が必要となる。一方、
人間の目では、１５０Ｈｚ（１フレームが６.７ｍｓ）
以上のスピードで赤、緑、青の画像表示データを書き換
えないと、フリッカーが発生してちらつく。ここで、Ｔ
Ｎモードの液晶表示パネルの応答時間は数１０ｍｓであ
るから、１フレームの時間は３×数１０ｍｓとなり、こ
れは６.７ｍｓを遥かに越えており、ＴＮモードの液晶
表示パネルは使用することができない。これに対し、強
誘電性の液晶表示パネルの応答時間は約０.２ｍｓであ
るから、１フレームの時間は約０.６ｍｓとなり、６.７
ｍｓよりも充分に短く、強誘電性の液晶表示パネルは、
フィールド順次方式の液晶表示装置に使用することがで
きる。ところが、強誘電性の液晶表示パネルの場合で
も、６.７ｍｓ／（０.２ｍｓ×３）≒１１であるから、フレームレート階調表示を行なっても高々
１１階調しかコントラスト調整を行なえない。

【０００９】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、高い階調を
得ることができるフィールド順次方式の液晶表示装置の
ような画像表示装置の駆動方法を提供することにある。

【００１０】

【発明の開示】請求項１に記載の画像表示装置は、複数
の画素を備え、各画素の光学的性質を変化させることに
よって画像を生成する画像表示装置であって、１個の画
素が互いに面積の異なる複数の領域からなり、各領域の
光学的性質を個別に制御できるようにしたことを特徴と
している。

【００１１】請求項１に記載の画像表示装置にあって
は、１個の画素内で分割された複数の領域のうち、画素
として機能させるものの組合せを変えることにより、自
由に画素の面積を変えることができ、これによって画像
表示装置の階調を変化させることができる。

【００１２】この方法は、白黒表示用画像表示パネル
と、複数色のカラー画像表示データを色別に選択して順
次１つずつ前記画像表示パネルに送る液晶駆動手段と、
前記カラー画像表示データの各色に対応した表示色で前
記画像表示パネルを照明する色光源と、前記カラー画像
表示データの画像表示パネルへの送りに同期して前記色
光源を点灯制御する光源駆動手段とを備えた画像表示装
置に適用できる。例えば、フィールド順次方式の液晶表
示装置にも用いることができる。特に、強誘電性の液晶
表示パネルに用いた場合でも、多階調にすることができ
る。

【００１３】請求項２に記載の画像表示装置は、画像表
示パネルと、画像表示パネルを照明する光源とを備えた
画像表示装置であって、前記光源の発光強度が一定周期
毎に変化していることを特徴としている。特に、請求項
３に記載の実施態様は、請求項１記載の画像表示装置に
おいて、前記発光強度の変化が逓倍となっていることを
特徴としている。

【００１４】請求項２の画像表示装置では、発光強度が
周期的に変化しているので、その組み合わせを変えるこ
とにより、自由に階調を変えることができ、強誘電性の
液晶表示パネルも多階調化することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図６は本発明の一実施形態による
フィールド順次方式の液晶表示装置２１の構成を示す分
解斜視図である。この液晶表示装置２１は、液晶表示パ
ネル２２と面光源装置２３とからなる。液晶表示パネル
２２は、白黒表示透過型のものであって、ガラス基板２
４間に液晶材料が封止され、表裏両面に偏光板２５を重
ねられたものである。

【００１６】また、面光源装置２３にあっては、導光板
２６の端面に対向させて発光部２７が設置されており、
発光部２７から出射された光は、導光板２６の端面から
導光板２６内部に導入されて導光板２６内部に閉じ込め
られ、導光板２６裏面の拡散パターン（図示せず）で拡
散反射されながら表面（光出射面２８）から均一に出射
される。導光板２６から出射された光は、導光板２６の
表面側に重ねられた拡散板２９によって拡散された後、
液晶表示パネル２２を照明する。また、導光板２６の裏
面へ漏れた光は、反射板３０で反射され、再び導光板２
６へ戻るので、光量のロスが防止される。発光部２７
は、回路基板３１上に発光ダイオード（ＬＥＤ）や電球
等からなる赤色光源３２Ｒ、緑色光源３２Ｇ、青色光源
３２Ｂを実装したものであり、各光源３２Ｒ，３２Ｇ，
３２Ｂはモールド成形されたシリンドリカルレンズ３３
内に封止されている。

【００１７】図７は上記液晶表示装置の駆動回路を示す
ブロック図である。液晶表示パネル２２は、フラットケ
ーブル３４によって液晶表示パネル駆動回路３６及び階
調設定回路３８に接続されている。液晶表示パネル駆動
回路３６は、赤色画像表示データ、緑色画像表示データ
及び青色画像表示データを時分割で順番に液晶表示パネ
ル２２へ送り、例えば液晶表示パネルの上方から下方へ
向けて順次データを更新していく。階調設定回路３８
は、後述のようにして画素面積を変化させることによ
り、液晶表示パネルの階調を変える。面光源装置２３の
各光源３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂは、リード線３５によっ
て光源駆動回路３７に接続されている。光源駆動回路３
７は、液晶表示パネル駆動回路３６による赤、緑又は青
色画像表示データの液晶表示パネル２２への送りに同期
して赤、緑又は青色光源３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを点灯
させる。

【００１８】図８は上記液晶表示装置２１の一部を拡大
して示す図であって、多数の画素３９が配列している。
１つの画素３９は３つの領域４０，４１，４２に分割さ
れており、各領域４０，４１，４２の面積比はＳ_A：
Ｓ_B：Ｓ_C＝１：２：４となっている。図９でハッチング
を施した領域は、画像表示データにかかわりなく、非透
過状態に保たれる領域であり、ハッチングの施されてい
ない領域は、画像表示データによって透過状態又は非透
過状態に制御される領域である。しかして、各領域４
０，４１，４２の面積比は、Ｓ_A：Ｓ_B：Ｓ_C＝１：２：
４となっているので、このような画素構成であれば、図
９（ａ）〜（ｈ）のように０〜７の８階調に調整され
る。液晶表示パネル２２の全ての画素３９は、階調設定
回路３８により、この８階調のうちのいずれかの状態に
制御されるので、液晶表示装置２１の画像が８階調に調
整できるようになる。

【００１９】フィールド順次方式の液晶表示装置２１で
は、カラーフィルタ方式のものに比べて画素数は１／３
であるから、このように画素３９を分割することは容易
に行なえる。さらに、１画素を面積比１：２：４：…：
２^n-1の領域に分割すれば、液晶表示パネル２２を２ⁿ階
調に調整できるから、１画素を面積比が１：２：４：
８：１６：３２となるように領域を６分割すれば６４階
調を実現することができ、１：２：…：１２８に８分割
すれば、２５６階調を実現することができる。

【００２０】なお、画素３９は、図１０に示すように、
一列に分割することもできる。一列に分割すれば、ＴＦ
Ｔ等のスイッチング素子等の配列が一列になるので、開
口率は低下するが、駆動方法が単純になる。一方、図８
のような分割方法にすると、画素の開口率がもっとも良
好になる。

【００２１】（第２の実施形態）図１１は本発明の別な
実施形態によるフィールド順次方式の液晶表示装置５１
の構成を示すブロック図である。この実施形態において
は、発光強度制御回路は、図１２に示すように、光源の
発光強度が４：２：１の比となるように一定周期で繰り
返し発光強度を変化させている。光源駆動回路３７は、
液晶表示パネル駆動回路３６による赤、緑又は青色画像
表示データの液晶表示パネル２２への送りに同期して赤
色光源３２Ｒ、緑色光源３２Ｇ又は青色光源３２Ｂを点
灯させるが、階調設定回路３８で階調が設定されている
と、指定された階調となるタイミングで光源３２Ｒ，３
２Ｇ，３２Ｂを点灯させる。例えば、赤色光源３２Ｒを
点灯させるとき、階調設定回路３８が階調２に設定され
ていると、発光強度が「２」のタイミングに同期させて
赤色光源３２Ｒを点灯させ、階調設定回路３８が階調５
に設定されていると、発光強度が「４」と「１」のタイ
ミングに同期させて赤色光源３２Ｒを点灯させる。ここ
で、光源の点灯のさせ方は、点灯しない場合を含めて図
１３に示す８通りあるので、コントラストを８階調に調
整することができる。

【００２２】なお、この実施形態でも、発光強度の変化
ステップを増やすことにより、さらに多階調にすること
ができることはいうまでもない。

【００２３】また、順次赤色光３２Ｒ、緑色光３２Ｇ、
青色光３２Ｂが発光する場合には、図１４に示すよう
に、各色の発光タイミング間に時間をあけるようにして
もよい。この場合には、各色の発光タイミングの間の待
機時間ΔＴの間に各色の画像表示データが液晶表示パネ
ル２２に書き込まれる。さらに、図１５に示すように、
各発光強度毎でも時間ΔＴをあけるようにしてもよい。
このように、発光する強度間、発光色間で待機時間をあ
けるようにすれば、液晶表示パネル２２の画像に色のに
じみが生じるのを防ぐことができる。

【００２４】また、発光強度が同じでも発光色によって
輝度が異なる場合がある。このような場合には、図１６
に示すように、赤色光３２Ｒと緑色光３２Ｇと青色光３
２Ｂとで発光強度を異ならせ、各発光色で輝度が均一と
なるようにしてもよい。

【００２５】また、各光源３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂの発
光時間が長い場合には、液晶画面がちらついて見える場
合があるので、このような場合には、図１７又は図１８
に示すように、同じ発光強度で３個の光源３２Ｒ，３２
Ｇ，３２Ｂを順次点灯させるようにし、発光強度を代え
て再度３個の光源３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを順次点灯さ
せ、画面のちらつきを少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のカラーフィルタ方式の液晶表示装置を示
す概略図である。

【図２】従来のフィールド順次方式の液晶表示装置の概
略図である。

【図３】同上のフィールド順次方式の液晶表示装置にお
ける光源の点灯タイミングを示す図である。

【図４】液晶表示パネルにおける入力電圧に対する液晶
の透過率の変化を示す図である。

【図５】液晶表示パネルの応答時間及び１フレームを説
明する図である。

【図６】本発明の一実施形態によるフィールド順次方式
の液晶表示装置を示す分解斜視図である。

【図７】同上の液晶表示装置の駆動回路を示すブロック
図である。

【図８】同上の液晶表示パネルの画素を示す拡大図であ
る。

【図９】（ａ）〜（ｈ）は上記画素による８階調の表現
方法を示す図である。

【図１０】画素の異なる分割の仕方を示す図である。

【図１１】本発明のさらに別な実施形態によるフィール
ド順次方式の液晶表示装置の駆動回路を示すブロック図
である。

【図１２】本発明のさらに別な実施形態によるフィール
ド順次方式の液晶表示装置の駆動方式を説明する図であ
る。

【図１３】本発明のさらに別な実施形態によるフィール
ド順次方式の液晶表示装置の駆動方式を説明する図であ
る。

【図１４】本発明のさらに別な実施形態によるフィール
ド順次方式の液晶表示装置の駆動方式を説明する図であ
る。

【図１５】本発明のさらに別な実施形態によるフィール
ド順次方式の液晶表示装置の駆動方式を説明する図であ
る。

【図１６】本発明のさらに別な実施形態によるフィール
ド順次方式の液晶表示装置の駆動方式を説明する図であ
る。

【図１７】本発明のさらに別な実施形態によるフィール
ド順次方式の液晶表示装置の駆動方式を説明する図であ
る。

【図１８】本発明のさらに別な実施形態によるフィール
ド順次方式の液晶表示装置の駆動方式を説明する図であ
る。

【符号の説明】２２液晶表示パネル３２Ｒ，４２Ｒ，４３Ｒ赤色光源３２Ｇ，４２Ｇ，４３Ｇ緑色光源３２Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂ青色光源３８階調設定回路３９画素４０，４１，４２画素の分割された領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画素を備え、各画素の光学的性質
を変化させることによって画像を生成する画像表示装置
であって、１個の画素が互いに面積の異なる複数の領域からなり、
各領域の光学的性質を個別に制御できるようにしたこと
を特徴とする画像表示装置。
【請求項２】画像表示パネルと、画像表示パネルを照
明する光源とを備えた画像表示装置であって、前記光源の発光強度が一定周期毎に変化していることを
特徴とする画像表示装置。
【請求項３】前記発光強度の変化が逓倍となっている
ことを特徴とする、請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】前記画像表示装置は、白黒表示用画像表
示パネルと、複数色のカラー画像表示データを色別に選
択して順次１つずつ前記画像表示パネルに送る液晶駆動
手段と、前記カラー画像表示データの各色に対応した表
示色で前記画像表示パネルを照明する色光源と、前記カ
ラー画像表示データの画像表示パネルへの送りに同期し
て前記色光源を点灯制御する光源駆動手段とを備えたも
のであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の画
像表示装置。