KR20020080249A - 표시 장치와 이를 구비한 휴대형 전화기 및 휴대형 단말장치 - Google Patents

표시 장치와 이를 구비한 휴대형 전화기 및 휴대형 단말장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 표시 장치는 표시 패널의 면내에서의 휘도 및 색도의 균일성을 향상시킬 수 있는 표시 장치의 제공하는 것으로, 영상 신호를 기록하는 기록 기간의 대략 중간일 때 영상 신호가 기록되고 있는 화소에서의 투과율의 상승 과정에서 광원이 점등을 개시하고, 상기 화소에서의 투과율의 하강 과정에서 상기 광원이 점등을 종료하도록, 그 광원을 구비하는 백 라이트를 제어한다. 특히, 광원이 점등을 개시하는 시점을 T1, 시점 T1에서 영상 신호가 기록되고 있는 표시 영역에서의 투과율을 M1로 하고, 상기 광원이 점등을 종료하는 시점을 T2로 하고, 시점 T2에서 영상 신호가 기록되고 있는 표시 영역에서의 투과율을 M2로 하고, 상기 광원이 점등하고 있는 동안의 상기 광변조 소자의 표시 영역에서의 투과율의 최대값을 M0으로 하고, 상기 기록 기간을 Twrite로 한 경우에, [｜M2-M1｜Twrite]/[M0(T2-T1)]≤0.92를 만족시키도록 백 라이트를 제어한다.

Description

표시 장치와 이를 구비한 휴대형 전화기 및 휴대형 단말 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은 광원으로부터 발생된 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 장치에 관한 것으로, 특히 광원의 점등/소등을 적절한 타이밍에서 실행할 수 있는 표시 장치 및 그 표시 장치를 구비하는 휴대형 전화기 및 휴대형 단말 장치에 관한 것이다.
최근에는 공간 절약화 등의 관점에서, 퍼스널 컴퓨터 등에 이용되는 표시 장치로서, 액티브 매트릭스형의 액정 표시 장치(이하, 단지 액정 표시 장치라고 함)가 널리 이용되고 있다. 액정 표시 장치가 컬러 표시를 실현하기 위한 방식으로는, 각 화소에 마련된 적색, 녹색, 청색 3원색의 컬러 필터를 광원으로부터 발생된 백색광이 통과함에 따라서 컬러 표시를 행하는 컬러 필터 방식이 일반적으로 보급되어 있다. 이에 반해, 차세대의 액정 표시 장치의 컬러 표시 방식으로서 주목받고 있는 것이 다른 분광 스펙트럼의 광을 각각 발생하는 복수의 광원을 시분할로 점등시킴으로써 컬러 표시를 행하는 필드 순차 컬러 방식이다.
상술한 컬러 필터 방식의 경우, 광원으로부터 발생된 광이 컬러 필터를 통과할 때에 특정한 파장 스펙트럼 성분만이 선택 투과되고, 다른 파장 스펙트럼 성분은 흡수되어 버리기 때문에, 광 이용 효율이 낮다고 하는 문제가 있었다. 이에 반해, 필드 순차 컬러 방식의 경우, 각 색의 광원으로부터 발생되는 광을 컬러 필터를 통과시키지 않고 그대로 영상 표시에 이용할 수 있기 때문에, 높은 광 이용 효율을 얻을 수 있고, 그 결과 저소비 전력화가 가능하다고 하는 이점이 있다. 또한, 컬러 필터 방식의 경우에는 각각 적색, 녹색, 청색의 각 색의 필터를 구비한 세 개의 화소가 하나의 표시 단위로 되어 있지만, 필드 순차 방식에서는 1 화소가 하나의 표시 단위로 되기 때문에 고세밀화가 가능하다고 하는 이점도 있다. 또한, 컬러 필터를 이용하지 않는 분량 만큼 비용을 삭감할 수 있다고 하는 이점도 있다.
도 14는 종래의 필드 순차 컬러 방식의 액정 표시 장치의 표시 동작의 일례를 나타내는 타이밍도로서, (a)는 액정 표시 패널이 갖는 게이트선에 대하여 주사 신호를 출력하는 타이밍을, (b)는 액정 표시 패널이 갖는 각 행의 화소에서의 투과율의 변화를, (c)는 적색, 녹색, 청색의 각 광원의 점등 휘도의 변화를 각각 나타내고 있다. 이 도면에서는 액정 표시 패널이 N행의 화소를 갖고 있고, 또한 이들 화소에 대응하여 N행의 게이트선을 갖고 있는 경우를 예시하고 있다. 또, 이 예는, 예컨대, 일본 특허 공개 평성 제11-119189호 공보에 있어서 실시예 3으로서 도 12 또는 도 13을 참조하여 설명되어 있는 표시 동작과 마찬가지이다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 영상 신호의 1프레임 기간은 각 색에 대응하는 세 개의 서브프레임 기간(적색 서브프레임 기간, 녹색 서브프레임 기간 및 청색 서브프레임 기간)으로 분할되어 있다. 그리고, 각 서브프레임 기간은 또한 기록 기간 Ta, 유지 기간 Tb 및 소거 기간 Tc로 분할된다.
우선, 도 14(a)에 도시하는 바와 같이, 기록 기간 Ta에서는 1행 째로부터 N행 째를 향하여 각 게이트선에 대해 순차적으로 주사 신호가 출력되고, 이 출력 타이밍에 따라서 적색, 녹색 또는 청색의 각 색에 대응한 영상 신호가 각 행의 화소에 기록된다. 그 결과, 그 행의 화소에서의 액정이 응답하여, 액정 표시 패널의 투과율이 영상 신호에 대응한 값으로 되지만, 액정이 갖는 점성 때문에 목표로 하는 투과율에 도달하기 위해서는 약간의 시간이 필요하므로, 도 14(b)에 도시하는 바와 같이, 완만하게 상승하게 된다.
다음의 유지 기간 Tb에서는 게이트선에 대하여 주사 신호는 출력되지 않는다. 그 때문에, 각 화소에 신호가 기록되는 일은 없고, 기록 기간 Ta에서 기록된 영상 신호가 각 화소에 유지된다.
또한, 소거 기간 Tc에는 기록 기간 Ta와 마찬가지로 해서 1행 째에서 N행 째를 향하여 각 게이트선에 대해 순차적으로 주사 신호가 출력된다. 그리고, 이 주사 신호의 출력 타이밍에 따라서, 액정 표시 패널의 투과율을 소정값으로 되돌리기 위한 신호, 즉 이미 기록된 영상 신호를 리셋하기 위한 영상 신호(이하, 리셋 신호라고 함)가 각 행의 화소에 기록된다. 이 경우에 있어서도, 액정이 갖는 점성 때문에, 도 14(b)에 도시하는 바와 같이, 액정 표시 패널의 투과율은 완만하게 하강한다. 또, 도 14에서는 액정 표시 패널의 투과율을 0으로 리셋하는 예를 나타내고 있다.
도 14(c)에 도시하는 바와 같이, 각 광원은 액정 표시 패널의 모든 화소에서 영상 신호가 유지되고 있는 유지 기간 Tb에만 점등한다. 이러한 동작을 적색, 녹색 및 청색의 각 서브프레임 기간에 대하여 반복함으로서 컬러 표시를 행한다.
이상과 같이 하여 액정 표시 장치가 표시 동작을 행하는 경우, 도 14로부터도 이해할 수 있는 바와 같이, 액정 표시 패널이 갖는 게이트선 중 주사 신호가 비교적 느리게 출력되는 게이트선에 대응하는 화소에 있어서는, 투과율이 충분히 목표값에 도달하기 전에 광원이 점등하게 된다. 출력광의 휘도는 광원이 점등하고 있는 기간에서의 투과율의 적분값에 비례하기 때문에, 이러한 표시 동작을 행하는 경우, 비교적 빠르게 주사 신호가 출력되는 게이트선에 대응하는 화소와 비교적 빠르게 주사 신호가 출력되는 게이트선에 대응하는 화소에서는 휘도가 다르다고 하는 소위 휘도 경사 및 색도가 다르다고 하는 색도 경사가 발생한다.
이러한 휘도 경사 또는 색도 경사를 회피하기 위해서, 가장 느리게 주사 신호가 출력되는 게이트선에 대응하는 화소, 즉 N행 째의 화소에서의 투과율이 충분히 안정된 후에 광원의 점등을 개시하는 것이 고려된다. 여기서, 서브프레임 기간을 Tsub로 하고, 기록 기간을 Twrite로 하고, 액정의 응답 시간을 Tlc로 한 경우, 광원이 점등 가능한 시간 Tlum은 Tlum= Tsub-(2Twrite+Tlc)로 주어진다. 이 경우, 액정의 응답 시간 Tlc가 큰 경우에는 그것에 따라서 Tlum이 작아지므로, 출력광의 휘도가 낮아지고, 그 결과 충분한 밝기를 확보할 수 없다. 또한, 극단적인 경우, 2Twrite+Tlc가 Tsub보다 커지는(이것은 Tlc가 Tsub-2Twrite보다 큰 경우에 상당함) 경우도 있을 수 있다. 이 경우, 액정 표시 패널이 갖는 모든 화소에서 투과율을 안정값으로 한 상태로 광원을 점등시키는 것이 불가능하게 되기 때문에, 휘도 및 색도가 균일한 영상 표시를 실현할 수 없게 된다.
또한, 예컨대, 강유전성 액정 등과 같이 응답이 충분히 빠른 액정을 이용하여 응답 시간 Tlc을 작게 하는 대응책도 고려되지만, 가령 이러한 고속의 액정이어도 섭씨 O도 이하의 저온이 되면 액정의 점성이 증대하여 응답이 극단적으로 지연되므로, 휘도 경사 및 색도 경사의 발생을 회피할 수 없게 된다. 특히, 휴대형 전화기 및 휴대형 단말 장치 등은 한냉지에 있어서 실외에서 이용하는 경우가 있을 수 있기 때문에, 이 문제는 중대하다. 또한, 강유전성 액정은 응답이 빠른 반면, 충격에 약하다고 하는 문제가 있기 때문에, 휴대형 전화기 및 휴대형 단말 장치 등에는 애당초 적합하지 않다. 또한, 일본 특허 공개 평성 제11-119189호 공보에 있어서 개시되어 있는 실시예 2와 같이, 주사 신호의 출력 타이밍에 맞춰 소정의 표시 영역마다 광원의 점등 타이밍을 어긋나게 하는 방법도 있지만, 복수의 발광 영역이 필요하게 되어 제조 비용이 높아진다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이상과 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 제조 비용을 상승시키지 않고 휘도 및 색도의 면내에서의 균일성을 향상시키고 또한 충분한 밝기를 확보할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 저온 하에서도 상기 휘도 경사 및 색도 경사를 억제하면서 충분한 밝기를 확보할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 실시예 1에 따른 본 발명의 표시 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도,
도 2는 실시예 1에 따른 본 발명의 표시 장치가 구비하는 액정층에 주입된 액정의 배향 상태를 모식적으로 나타내는 단면도,
도 3은 실시예 1에 따른 본 발명의 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 실시예 1에 따른 본 발명의 표시 장치의 표시 동작의 일례를 나타내는 타이밍도로서, (a)는 액정 표시 패널이 갖는 게이트선에 대하여 주사 신호를 출력하는 타이밍을, (b)는 액정 표시 패널이 갖는 각 행의 화소에서의 투과율 변화를, (c)는 적색, 녹색, 청색의 각 광원의 점등 휘도의 변화를 각각 나타내는 도면,
도 5는 광원의 점등 타이밍을 설명하기 위한 설명도로서, (a)는 N/2행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율의 변화를, (b)는 광원의 점등 휘도의 변화를 각각 나타내는 도면,
도 6은 광원의 점등 타이밍을 설명하기 위한 설명도로서, (a)는 N/2행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율의 변화를, (b)는 광원의 점등 휘도의 변화를각각 나타내는 도면,
도 7은 1서브프레임 기간에서 광원의 점등 지속 가능 시간을 설명하기 위한 설명도로서, (a)는 N/2행 째의 게이트선에 대한 주사 신호의 출력 타이밍을, (b)는 N/2행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율을, (c) 내지 (e)는 광원의 점등 휘도를 각각 나타내는 도면,
도 8은 1서브프레임 기간에서의 광원의 점등 휘도를 설명하기 위한 설명도로서, (a)는 직사각형파 형상으로 되는 경우, (b)는 변화가 완만한 경우, (c)는 복수의 펄스로 되는 경우를 각각 나타내는 도면,
도 9는 실시예 2에 따른 본 발명의 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 10은 1서브프레임 기간에서의 광원의 점등 타이밍을 설명하기 위한 설명도로서, (a)는 N/2행 째의 게이트선에 대한 주사 신호의 출력 타이밍을, (b)는 N/2행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율을, (c) 내지 (e)는 광원의 점등 휘도를 각각 나타내는 도면,
도 11은 실시예 3에 따른 본 발명의 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도,
도 12는 실시예 4에 따른 본 발명의 표시 장치의 표시 동작의 일례를 나타내는 타이밍도로서, (a)는 액정 표시 패널이 갖는 게이트선에 대하여 주사 신호를 출력하는 타이밍을, (b)는 액정 표시 패널이 갖는 각 행의 화소에서의 투과율의 변화를, (c)는 광원의 점등 휘도의 변화를 각각 나타내는 도면,
도 13은 본 발명의 표시 장치를 구비한 장치의 외관을 나타내는 도면으로서, (a)는 휴대형 전화기를, (b)는 휴대형 단말 장치를 각각 나타내는 도면,
도 14는 종래의 필드 순차 컬러 방식의 액정 표시 장치의 표시 동작의 일례를 나타내는 타이밍도로서, (a)는 액정 표시 패널이 갖는 게이트선에 대하여 주사 신호를 출력하는 타이밍을, (b)는 액정 표시 패널이 갖는 각 행의 화소에서의 투과율의 변화를, (c)는 적색, 녹색, 청색의 각 광원의 점등 휘도의 변화를 각각 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 표시 장치10 : 액정 표시 패널
11 : 편광판12 : 액정 셀
16 : 표시부20 : 백 라이트
21 : 광원22 : 도광판
23 : 반사판24 : 확산 시트
26 : 액정27 : 상측 기판
28 : 하측 기판29 : 액정층
31 : 게이트선32 : 소스선
33 : 스위칭 소자34 : 게이트 드라이버
35 : 소스 드라이버36 : 제어 회로
37 : 백 라이트 제어 회로38 : 영상 신호
39 : 화소 전극41 : 온도 센서
42 : 모드 설정부43 : ROM
T1 : 점등 개시 시점T2 : 점등 종료 시점
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 표시 장치는 대향하는 한 쌍의 기판 사이에 광변조 매질을 유지하여 이루어지고, 영상을 표시하기 위한 복수의 화소를 갖는 광변조 소자와, 광원을 갖는 조명 장치와, 화소 그룹마다 영상 신호의 기록 및 소거를 순차적으로 반복하는 것에 의해 상기 광변조 매질을 구동하여 상기 광변조 소자에서의 상기 광원으로부터 발사된 광의 투과율을 변화시키는 구동부와, 영상 신호를 기록하는 기록 기간이 대략 중간일 때 영상 신호가 기록되고 있는 화소 그룹에 포함되는 화소에서의 투과율의 상승 과정에서 상기 광원이 점등을 개시하고, 상기 화소에서의 투과율의 하강 과정에서 상기 광원이 점등을 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 조명 장치 제어부를 구비한다.
이와 같이 구성하면, 영상의 표시 영역 내에서 휘도 경사 및 색도 경사를 억제하면서 양호한 표시를 행하기 위해서 충분한 밝기를 확보할 수 있다.
또한, 상기 발명에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 조명 장치 제어부가, 상기 기록 기간의 대략 개시 시에 영상 신호가 기록되고 있는 화소 그룹에 포함되는 화소에서의 투과율의 상승 과정에서 상기 광원의 점등을 개시하고, 상기 기록 기간의 대략 종료 시에 영상 신호가 기록되고 있는 화소 그룹에 포함되는 화소에서의 투과율의 하강 과정에서 상기 광원의 점등을 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 구성이라도 좋다.
이와 같이 구성하면, 필드 순차 컬러 방식에서의 혼색, 블링킹(blinking) 백 라이트 방식에서의 잔상 및 동화상 흐려짐 등을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 발명에 따른 표시 장치에 있어서, 광원이 점등을 개시하는 시점을 T1로 하고, 시점 T1에서 영상 신호가 기록되고 있는 표시 영역에서의 투과율을 M1로 하고, 상기 광원이 점등을 종료하는 시점을 T2로 하고, 시점 T2에서 영상 신호가 기록되고 있는 표시 영역에서의 투과율을 M2로 하고, 상기 광원이 점등하고 있는 동안의 상기 광변조 소자의 표시 영역에서의 투과율의 최대값을 M0으로 하고, 상기 기록 기간을 Twrite로 한 경우, 상기 조명 장치 제어부가 [｜M2-Ml｜Twrite]/[M0(T2-Tl)]≤0.92를 만족시키도록 상기 조명 장치를 제어하는 구성이라도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 액정의 응답 시간을 Tlc로 했을 때, 상기 조명 장치 제어부가 Tlc≥Twrite를 만족시키도록 상기 조명 장치를 제어하는 구성이라도 좋다. 그 결과, 더 현저하게 휘도 경사 및 색도 경사의 억제 효과가 얻어진다.
또, 상기 발명에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 한 쌍의 기판 중 한쪽이 서로 교차하도록 배열된 복수의 게이트선 및 복수의 소스선과, 상기 복수의 게이트선과 복수의 소스선의 교점에 대응하여 각각 마련된 화소 전극과, 상기 화소 전극 각각에 대응하여 마련되어, 상기 게이트선을 거쳐서 공급되는 주사 신호에 따라 상기 화소 전극과 상기 소스선 사이의 도통/비도통을 전환하는 복수의 스위칭 소자를 갖는 어레이 기판이며, 상기 한 쌍의 기판 중 다른쪽이 상기 어레이 기판에 대향하는 대향 전극을 갖는 대향 기판이라도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 광변조 소자 근방의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 구비하고, 상기 조명 장치 제어부가 상기 온도 센서에 의한 측정 결과에 근거하여 상기 광원이 점등을 개시 또는 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 구성이라도 좋다. 이것에 의해, 사용 환경의 온도에 따른 적절한타이밍에서 광원의 점등을 제어할 수 있게 된다.
또한, 상기 발명에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 광원의 점등 타이밍의 설정의 입력을 접수하는 접수부를 더 구비하고, 상기 조명 장치 제어부가 상기 접수부에 의해서 입력이 접수된 설정에 근거하여 상기 광원이 점등을 개시 또는 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 구성이라도 좋다. 이것에 의해, 사용자가 원하는 타이밍에서 광원의 점등을 제어할 수 있게 된다.
또한, 상기 발명에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 광변조 매질이 액정이어도 좋다. 이러한 광변조 매질로는 액정이 가장 저렴하고, 생산성이 우수하기 때문에, 본 발명의 표시 장치를 용이하게 제조할 수 있게 된다.
이러한 표시 장치에서의 액정으로는, OCB 모드(Optically self-Compensated Birefringence mode)의 액정을 들 수 있다.
또한, 상기 발명에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 광원이 발광 다이오드라도 좋고, EL(electroluminescence) 발광 소자라도 좋다.
또한, 상기 발명에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 조명 장치가 다른 분광 스펙트럼의 광을 각각 발생하는 광원을 갖고 있고, 상기 영상 신호의 1프레임 기간이 복수의 서브프레임 기간으로 이루어지고, 상기 조명 장치 제어부가 각 서브프레임 기간마다 상기 기록 기간의 대략 중간일 때 영상 신호가 기록되고 있는 화소 그룹에 포함되는 화소에서의 투과율의 상승 과정에서 특정한 분광 스펙트럼의 광을 발생하는 광원이 점등을 개시하고, 상기 화소에서의 투과율의 하강 과정에서 상기 광원이 점등을 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 구성이라도 좋다. 이것에의해, 소위 필드 순차 컬러 방식 등에 따른 본 발명의 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 상기 발명에 따른 표시 장치에 있어서, 상기 한 쌍의 기판 중 한쪽이 적색, 청색, 녹색의 각 색의 컬러 필터를 갖고 있고, 상기 조명 장치 제어부가 상기 영상 신호의 1프레임 기간마다 상기 기록 기간의 대략 중간일 때 영상 신호가 기록되고 있는 화소 그룹에 포함되는 화소에서의 투과율의 상승 과정에서 상기 광원이 점등을 개시하고, 상기 화소에서의 투과율의 하강 과정에서 상기 광원이 점등을 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 구성이라도 좋다. 이것에 의해, 소위 블링킹 백 라이트 방식 등에 따른 본 발명의 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 휴대형 전화기는 상기 발명에 따른 표시 장치를 구비하고, 상기 표시 장치에 대하여 상기 영상 신호를 출력하도록 구성되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 휴대형 단말 장치는 상기 발명에 따른 표시 장치를 구비하고, 상기 표시 장치에 대하여 상기 영상 신호를 출력하도록 구성되어 있다.
(발명의 실시예)
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또, 본 발명의 표시 장치는 광변조 소자를 이용하여 영상 표시를 행하지만, 이하에서는 그 광변조 소자로서 액정 표시 소자를 이용한 경우를 예시하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 실시예 1에 따른 본 발명의 표시 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이며, 도 2는 그 표시 장치가 구비하는 액정층에 주입된 액정의 배향 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 또, 도면에서는 편의상, X 방향을 표시 장치(1)의 상측 방향으로 하고 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 표시 장치(1)는 액정 표시 패널(10)을 구비하고 있고, 이 액정 표시 패널(10)은 액정 셀(12)의 양측에 편광판(11)이 부착되어 구성되어 있다. 또한, 액정 셀(12)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 두 장의 기판, 즉 상측 기판(27) 및 하측 기판(28)을 구비하고 있고, 이들 상측 기판(27) 및 하측 기판(28)은 스페이서(도시하지 않음)를 거쳐서 대향해서 배치되어 있다. 또한, 상측 기판(27)과 하측 기판(28) 사이의 간극에 액정(26)이 주입됨으로써 액정층(29)이 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 액정 표시 패널(10)은 상측 기판(27) 및 하측 기판(28) 사이에 소정의 전압이 인가됨으로써 액정(26)의 배향 상태를 스프레이 배향(도 2(a))에서 밴드 배향(도 2(b))으로 전이시키고, 이 밴드 배향 상태에 의해 영상 표시를 행한다. 즉, 소위 OCB 모드의 액정 표시 패널이다.
이와 같이 구성된 액정 표시 패널(10)의 아래쪽에는 백 라이트(20)가 배치된다. 이 백 라이트(20)는 투명한 직사각형의 합성 수지판으로 이루어지는 도광판(22)과, 이 도광판(22)의 한쪽 단면(22a) 근방에 이 단면(22a)에 접하여 배치된 광원(21)과, 도광판(22)의 아래쪽에 배치된 반사판(23)과, 도광판(22)의 상면에 마련된 확산 시트(24)를 포함하여 구성되어 있다.
백 라이트(20)가 구비하는 광원(21)은 광의 3원색인 적색, 녹색, 청색의 각 색을 발광하는 발광 다이오드(LED) 등으로 구성되어 있다. 즉, 백 라이트(20)는 다른 분광 스펙트럼을 갖는 광을 발생하는 광원(21)을 갖고 있다.
또, 이와 같이 본 실시예에서는 백 라이트(20)가 적색, 녹색, 청색의 3색의 광을 발생하는 광원(21)을 갖고 있지만, 이들 색에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 예컨대 백 라이트(20)가 노란색, 마젠타색, 시안색의 3색의 광을 발생하는 광원(21)을 갖는 구성이라도 좋다. 단, 자연스러운 컬러 표시를 실현하기 위해서는 적색, 녹색, 청색의 3색의 광을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 반드시 3색의 광을 이용해야 하는 것은 아니고, 2색 또는 4색 이상의 광을 이용하여 컬러 표시를 실현하는 구성이라도 좋다. 즉, 다른 분광 스펙트럼을 갖는 광을 발생하는 광원이면 좋다.
물론, 백 라이트(20)가 구비하고 있는 복수의 광원 중 몇 개가 동일한 분광 스펙트럼을 갖고 있어도 좋은 것은 말할 필요도 없다. 예컨대, 적색의 광원을 두 개, 녹색의 광원을 두 개, 청색의 광원을 두 개, 합계 여섯 개의 광원을 구비하는 구성이라도 좋다.
또한, 각 색광은 레이저광과 같이 단일 파장에 가까운 광이라도 좋고, 백색광원에 컬러 필터를 조합하여 발생되는 넓은 파장 영역을 갖는 광이라도 좋다. 또, 광원(21)으로는 고속이고 온/오프의 전환이 가능한 것이 바람직하므로, 상술한 바와 같은 LED 또는 EL 발광 소자가 적합하다. EL 발광 소자에는 무기 EL 발광 소자 및 유기 EL 발광 소자가 포함된다. 물론, 광원(21)이 레이저로 구성되어 있어도 좋다.
또한, 광원(21)으로는 광원 자체가 발광/비발광의 전환 동작을 행하는 구성이라도 좋지만, 예컨대, 항상 점등하고 있는 광원에 광 셔터 또는 회전 컬러 필터 등을 조합시킴으로써 유사하게 광원의 온/오프를 제어하도록 해도 상관없다. 여기서, 회전 컬러 필터라 함은 원형의 필터를 세 개의 선형부(扇型部)로 나누고, 각각의 선형부에 적녹청의 필터를 마련하도록 구성된 필터로서, 프레임 기간에 동기시켜 회전시킴으로써 각 색의 광을 발생하도록 이용된다. 일본 특허 공개 평성 제3-163985호 공보에는 이러한 회전 컬러 필터를 이용한 투사형 표시 장치의 예가 개시되어 있다. 이 경우, 광원과 광 셔터 또는 회전 컬러 필터의 조합이 점멸하는 광원에 상당하게 된다. 또, 광 이용 효율(또는 소비 전력)의 관점에서는 광원 자체가 발광/비발광의 전환 동작을 행하는 경우가 바람직하다.
이상과 같이 구성된 백 라이트(20)에서는 광원(21)으로부터 발생한 광이 단면(22a)에서 도광판(22)으로 입사한다. 이 입사한 광은 도광판(22)의 내부에서 다중 산란하여 그 상면의 전면으로부터 출사된다. 이 때, 도광판(22) 아래로 새어 반사판(23)으로 입사된 광은 반사판(23)에 의해 반사되어 도광판(22) 내로 되돌려 보내진다. 그리고, 도광판(22)으로부터 출사된 광은 확산 시트(24)에 의해 확산되고, 그 확산된 광이 액정 표시 패널(10)에 입사된다. 이것에 의해, 액정 표시 패널(10) 전체에 적색, 녹색 또는 청색의 광이 균일하게 조사된다.
도 3은 실시예 1에 따른 본 발명의 표시 장치(1)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1 및 도 2도 함께 참조하면, 액정 표시 패널(10)은 주지의 TFT(Thin Film Transistor) 타입의 표시 패널로서, 내면에 대향 전극(도시하지 않음)이 형성된 대향 기판(도시하지 않음)과, 내면에 화소 전극(39), 게이트선(31), 소스선(32) 및 스위칭 소자(33)가 형성된 어레이 기판(도시하지 않음)이 액정층(29)을 사이에 두고 대향하도록 배치되어 구성되어 있다. 또한, 어레이 기판에서는 게이트선(31) 및 소스선(32)이 교대로 교차하도록 배치되는 동시에, 그 게이트선(31) 및 소스선(32)으로 구획된 각 화소마다 화소 전극(39) 및 스위칭 소자(33)가 형성되어 있다. 그리고, 이 액정 표시 패널(10)의 게이트선(31) 및 소스선(32)을 각각 게이트 드라이버(34) 및 소스 드라이버(35)에 의해서 구동하고, 게이트 드라이버(34) 및 소스 드라이버(35)를 제어 회로(36)에 의해서 제어하도록 구성되어 있다.
또, 상술한 스위칭 소자(33)는, 예컨대, 비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, SOI(실리콘·온·인슐레이터), 유기 반도체 등으로 구성할 수 있지만, 후술하는 바와 같이, 화소 전극(39)과 소스선(32) 사이의 도통/비도통을 전환하는 기능을 구비할 수 있는 것이면 그 이외의 소자로 구성되어 있어도 좋다.
이상과 같이 구성된 표시 장치(1)에 있어서는, 상술한 광원(21)인 각 색광을 발생하는 LED를 소정의 주기로 순차적으로 발광시키기 위해서, 제어 회로(36)가 백 라이트 제어 회로(37)로 제어 신호를 출력한다. 또한, 그 발광과 동기하여 표시를 행하기 위해서, 마찬가지로 제어 회로(36)가 외부로부터 입력되는 영상 신호(38)를 필드 순차 컬러 방식용의 영상 신호(서브프레임 기간마다 영상을 표시하도록 시간축 방향으로 압축된 영상 신호)로 변환하고, 그 변환한 영상 신호를 소스드라이버(35)로 출력함과 동시에, 그 영상 신호에 따라 게이트 드라이버(34) 및 소스 드라이버(35)로 제어 신호를 각각 출력한다. 그 결과, 게이트 드라이버(34)가 게이트선(31)으로 주사 신호를 출력하는 것에 의해 각 화소의 스위칭 소자(33)를 순차적으로 온(도통)시키고, 한편, 소스 드라이버(35)가 그 타이밍에 맞춰 소스선(32)을 통하여 영상 신호를 각 화소의 화소 전극(39)에 순차적으로 기록한다.
보다 구체적으로는, 게이트 드라이버(34)가 스위칭 소자(33)를 온으로 하기 위한 전압에 대응하는 주사 신호를 1행 째의 게이트선(31)으로 출력하는 것에 의해, 그 1행 째의 게이트선(31)과 접속되어 있는 스위칭 소자(33)를 온으로 한다. 그리고, 이와 같이 스위칭 소자(33)가 온으로 되었을 때에, 소스 드라이버(35)로부터 각 소스선(32)에 대하여 출력된 영상 신호가 1행 째의 화소의 화소 전극(39)에 기록된다.
다음에, 게이트 드라이버(34)가 스위칭 소자(33)를 오프(비도통)로 하기 위한 전압에 대응하는 신호를 1행 째의 게이트선(31)으로 출력하여, 그 1행 째의 게이트선(31)과 접속되어 있는 스위칭 소자(33)를 오프로 한다. 또한, 게이트 드라이버(34)는 이것과 동시에 상기 주사 신호를 2행 째의 게이트선(31)으로 출력함으로써, 그 2행 째의 게이트선(31)과 접속되어 있는 스위칭 소자(33)를 온으로 한다. 그리고, 1행 째의 경우와 마찬가지로, 소스 드라이버(35)로부터 각 소스선(32)에 대하여 출력된 영상 신호가 2행 째의 화소의 화소 전극(39)에 기록된다.
이 이후도 마찬가지로 동작하는 것에 의해, 각 행의 화소의 화소 전극(39)에영상 신호가 기록된다. 그 결과, 대향 전극과 화소 전극(39) 사이에 전위차가 발생하여 액정(26)이 구동되고, 백 라이트(20)로부터 출사되는 광의 투과율이 변화된다. 이것에 의해, 관찰자의 눈에 영상 신호(38)에 대응하는 영상이 비치게 된다.
다음에, 본 실시예의 표시 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다.
도 4는 실시예 1에 따른 본 발명의 표시 장치의 표시 동작의 일례를 나타내는 타이밍도로서, (a)는 액정 표시 패널이 갖는 게이트선에 대하여 주사 신호를 출력하는 타이밍을, (b)는 액정 표시 패널이 갖는 각 행의 화소에서의 투과율의 변화를, (c)는 적색, 녹색, 청색의 각 광원의 점등 휘도의 변화를 각각 나타내고 있다. 이 도면에서는 액정 표시 패널이 N행의 화소를 갖고 있고, 또한 이들의 화소에 대응하여 N행의 게이트선을 갖고 있는 경우를 예시하고 있다.
도 4(a)에 도시하는 바와 같이, 주사 신호를 출력하는 타이밍에 관해서는 종래의 액정 표시 장치와 마찬가지이다. 즉, 게이트 드라이버(34)는, 기록 기간 Ta에 있어서, 1행 째의 게이트선(31)으로부터 N행 째의 게이트선(31)에 대하여 순차적으로 주사 신호를 출력한다. 그리고, 이 주사 신호의 출력 타이밍에 따라서, 소스 드라이버(35)로부터 소스선(32)에 대하여 출력된 적색, 녹색 또는 청색에 대응한 영상 신호가 1행 째의 화소의 화소 전극(39)으로부터 N행 째의 화소의 화소 전극(39)에 순차적으로 기록된다. 다음의 유지 기간 Tb에서는 주사 신호의 출력이 행하여지지 않고, 따라서 각 화소에는 기록 기간 Ta에서 기록된 영상 신호가 유지된다.
또한, 소거 기간 Tc에서는 기록 기간 Ta와 마찬가지로 하여 1행 째의 게이트선(31)으로부터 N행 째의 게이트선(31)에 대하여 순차적으로 주사 신호가 출력되고, 기록 기간 Ta에서 기록된 영상 신호를 리셋하기 위한 리셋 신호가 1행 째의 화소의 화소 전극(39)으로부터 N행 째의 화소의 화소 전극(39)에 순차적으로 기록된다. 또, 도 4에서는 액정 표시 패널(10)의 투과율을 0으로 리셋하는 예를 나타내고 있다.
이러한 신호의 기록에 따라서, 액정 표시 패널(10)의 투과율은, 도 4(b)에 도시하는 바와 같이, 상승 또는 하강한다. 또, 상술한 바와 같이, 액정이 갖는 점성 때문에 액정 표시 패널(10)의 투과율은 완만하게 변화된다.
또한, 도 4(c)에 도시하는 바와 같이, 백 라이트 제어 회로(37)는 백 라이트(20)가 갖는 광원(21)이 기록 기간 Ta이 중간일 때에 영상 신호가 기록되는 화소인 N/2행 째의 화소에서의 투과율의 상승 과정에서 점등을 개시하고, 그 투과율의 하강 과정에서 점등을 종료하도록 백 라이트(20)를 제어한다. 즉, 광원(21)은 상기 투과율의 상승이 완료하기 전에 점등을 개시하고, 마찬가지로 투과율의 하강이 개시된 후에 점등을 종료한다.
이와 같이 하면, 액정 표시 패널(10)의 표시 영역 내에서 휘도 경사 및 색도 경사가 발생하는 것처럼 생각되지만, 점등 타이밍을 적절하게 하는 것에 의해 이들 휘도 경사 및 색도 경사를 충분히 억제할 수 있다. 이것을 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 광원의 점등 타이밍을 설명하기 위한 설명도로서, (a)는 N/2행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율의 변화를, (b)는 광원의 점등 휘도의 변화를각각 나타내고 있다. 도 5에서는 임의의 서브프레임 기간에서의 N/2행 째의 화소에서의 투과율의 시간 변화를 파형 A1 및 A2로 하고, 이들 파형 A1 및 A2의 경우와 비교하여 영상 신호의 기록 타이밍이 δT만큼 느릴 때의 상기 투과율의 시간 변화를 파형 B1 및 B2로 하고 있다. 그리고, 광원의 점등 개시 시점을 T1, 점등 종료 시점을 T2로 하고, 이들의 시점 T1, T2를 나타내는 직선을 일점 쇄선 L1 및 L2로 각각 나타내고 있다. 또한, 시점 T1 및 T2에서의 N/2행 째의 화소에서의 투과율을 각각 M1 및 M2로 하고, 이들의 투과율 M1 및 M2를 나타내는 직선을 일점 쇄선 L3 및 L4로 각각 나타내고 있다. 또한, 안정 상태에서의 투과율, 즉 이 서브프레임 기간에서의 최대 투과율을 M0으로 한다.
또한, 파형 A1 및 B1 및 직선 L3으로 둘러싸인 영역을 R1로 하고, 직선 L1, L3 및 파형 B1로 둘러싸인 영역을 R2로 한다. 한편, 파형 A2, B2 및 직선 L2로 둘러싸인 영역을 R3으로 하고, 직선 L2, L4 및 파형 B2로 둘러싸인 영역을 R4로 한다. 여기서, 영역 R1, R2, R3, R4의 면적을 각각 S1, S2, S3, S4라고 하면, 액정 표시 패널(10)의 투과율이 A1 및 A2로 표시되는 경우와, B1 및 B2로 표시되는 경우의 출력 휘도의 차 δS는 δS=S3-(S1+S2)으로 표시된다. 이하, 이 δS의 값을 구한다.
우선, 영역 R1의 면적 S1의 경우, 파형 B1은 파형 A1을 수평 방향으로 δT만큼 이동시켰을 뿐이므로, 영역 R1의 수평 방향의 폭은 어느 것을 채택하여도 δT이다. 따라서, 면적 S1은 S1=(M0-M1)δT로 된다.
다음에, 영역 R2의 면적 S2의 경우, 이 영역 R2는 직각 삼각형으로 간주하여도 상관없고, 수평 방향의 변의 길이는 δT 이다. 또한, 이 영역 R2에서의 파형의 경사(즉, 투과율의 시간 미분의 시점 T1에서의 값)를 μ1이라고 하면, 수직 방향의 변의 길이는 μ1·δT 이다. 따라서, 면적 S2는 S2=(1/2)×δT×μ1·δT =(1/2)μ1(δT)2로 된다.
다음에, 영역 R3의 면적 S3과 영역 R4의 면적 S4의 합에 주목하면, 이 경우도 역시 파형 B2는 파형 A2를 수평 방향으로 δT만큼 이동시켰을 뿐이므로, 영역 R1의 면적 S1과 마찬가지로 생각하여, S3+S4=(M0-M2)δT로 표시할 수 있다. 또한, S4도 S2와 마찬가지로 직각 삼각형으로 간주할 수 있으므로, S4=(1/2)｜μ2｜(δT)2-(1/2)μ2(δT)2로 된다. 단, μ2는 투과율의 시간 미분의 T2에서의 값이다. 이상을 정리하면, δS는 이하의 수학식 1과 같이 표시된다.
이상에서는 파형 B1 및 B2가 파형 A1 및 A2보다 영상 신호의 기록 타이밍이 느린 경우에 대하여 설명했지만, 다음에 파형 B1 및 B2의 영상 신호의 기록 타이밍이 파형 A1 및 A2보다 빠른 경우에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6에 있어서, M0, M1, M2, T1, T2, L1에서 L4까지의 각 부호의 의미는 도 5의 경우와 마찬가지이다. 또한, 파형 B1, A1 및 직선 L1로 둘러싸인 영역을 R1'로 하고, 직선 L1, L3 및 파형 B1로 둘러싸인 영역을 R2'로 한다. 한편, 파형 A2,B2 및 직선 L4로 둘러싸인 영역을 R3'로 하고, 직선 L2, L4 및 파형 B2로 둘러싸인 영역을 R4'로 한다. 그리고, 영역 Rl', R2', R3', R4'의 면적을 각각 S1', S2', S3', S4'로 한다. 또, 도 5와 마찬가지로 파형 A1 및 A2를 기준으로 했을 때의 파형 B1 및 B2의 시간 어긋남을 δT로 표시하지만, 도 6의 경우에서는 δT가 부(負)의 값으로 된다.
이 경우, 도 5와 마찬가지로 생각하면, S1'+ S2'=(M0-Ml｜δT｜, S 2'=(1/2)μ1｜δT｜2, S3'=(M0-M2)｜δT｜, S4'=-(1/2)μ2｜δT｜2로 된다. 따라서, 파형 A1 및 A2를 기준으로 했을 때의 파형 B1 및 B2의 휘도의 변화분 δS는 이하의 수학식 2로 표시된다.
수학식 1 및 수학식 2를 참조하면, 파형 B1 및 B2가 표시 영역 중앙에서의 파형 A1 및 A2보다 빠른지 느린지 여부에 관계없이 동일한 형태의 수학식으로 표시되는 것을 알 수 있다.
다음에, 도 5에 있어서, 영역 R1의 면적 S1과 영역 R2의 면적 S2의 크기의 비는 어느 정도인지에 대하여 고려해 본다. 여기서, 액정의 응답 시간을 Tlc라고 하면, 파형의 경사 μ1은 근사적으로 M0/Tlc와 동일한 것으로 생각된다. 또한, 영상 신호의 기록 기간을 Twrite라고 하면, ｜δT｜의 상한은 Twrite/2이다. 따라서, ｜δT｜가 상한으로 되는 경우의 S2/S1을 계산하면, 이하의 수학식 3과 같이 표시된다.
여기서, 가령 광원의 점등 개시 시점 T1의 투과율 M1이 최대 투과율 M0의 절반 정도라고 하고, 기록 기간 Twrite가 1msec, 액정의 응답 시간 Tlc이 5msec라고 하면, S2/S1≒(1/4)×2×(lmsec/5msec)=0.1로 되고, S2는 S1에 비하여 한 자리수 작은 값으로 된다. 이상의 것은 S3과 S4에 대해서 고려하여도 마찬가지이며, 역시 S4는 S3에 비하여 한 자리수정도 작은 값으로 된다고 고려된다. 또한, 도 6의 S1'와 S2'의 관계, 및 S3'와 S4'의 관계에 관해서도 마찬가지이다. 따라서, 이들을 고려하면, 수학식 1 또는 수학식 2의 최하식에서 S1, S3 또는 S1', S3'에 기인하는 제 1 항 쪽이, S2, S4 또는 S2', S4'에 기인하는 제 2 항보다도 지배적이라고 생각할 수 있다. 그 때문에, 이들의 제 2 항은 생략하고 이하의 수학식 4와 같이 표시해도 상관없다.
막상, 특히 광원의 점등이 개시되는 시점 T1에서의 N/2행 째의 화소에서의투과율의 값 M1과 그 점등이 종료하는 시점 T2에서의 상기 화소에서의 투과율 M2가 동일하게 되도록 백 라이트(20)가 제어되는 경우에 대하여 고려한다. 이 경우, 상술한 수학식 4에 의하면 δS=0으로 된다. 즉, 액정 표시 패널 내에서 영상 신호의 기록 타이밍이 다른 것에 의한 휘도 경사 및 색도 경사는 발생하지 않게 된다. 도 4(c)에 도시되어 있는 광원의 점등 타이밍은 바로 이러한 경우에 상당한다.
또, 휘도 경사 및 색도 경사를 완전히 없애기 위한 조건은 M1= M2로 하는 것이지만, 이 조건만 만족시키는 한 Ml(=M2)의 값은 0보다 크고 M0보다 작은 범위 내의 어떠한 값이라도 좋다.
또, 도 5 및 도 6을 참조한 이상의 의론이 성립하기 위해서는, 상술한 바와 같이 N/2행 째의 화소에 있어서 다음 [1] 및 [2]의 조건을 만족시키는 것이 필수적이다.
[1] N/2행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율이 상승을 완료하기 전에 광원이 점등을 개시하는 것
[2] N/2행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율이 하강을 개시한 후에 광원이 점등을 종료하는 것
또 본 발명의 효과를 유효하게 얻기 위해서는, 다음 [3] 및 [4]도 만족시키는 것이 바람직하다.
[3] 1행 째의 화소에 있어서 액정 표시 패널의 투과율이 상승을 개시한 후에 광원이 점등을 개시하는 것
[4] N행 째의 화소에 있어서 액정 표시 패널의 투과율이 하강을 완료하기 전에 상기 광원이 점등을 종료하는 것
이와 같이, 조건 [3] 및 [4]를 만족시키는 것이 바람직한 것은, 도 4로부터도 알 수 있는 바와 같이, N행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율이 하강을 완료하기 전에, 1행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율이 상승을 개시할 수도 있으므로, 혼색이 발생될 우려가 있기 때문이다. 예컨대, 녹색 서브프레임 기간에 있어서 1행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율이 상승을 개시하는 시점에서 이전의 적색 서브프레임 기간의 표시 영역의 하부에서의 액정 표시 패널의 투과율이 아직 하강을 완료하고 있지 않은 경우, 이 시점보다 빨리 녹색의 광원의 점등을 개시하면, N행 째의 화소에서는 적색에 대한 액정의 응답에 대하여 녹색의 광이 약간 빠져 나오게 된다. 또한, 예컨대, 녹색 서브프레임 기간에 있어서 N행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율이 하강을 완료하는 시점에서 다음의 청색 서브프레임 기간의 1행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율이 이미 상승을 개시하고 있는 경우, 이 시점보다 느린 시점에서 녹색의 광원의 점등을 종료하면, 1행 째의 화소에서는 청색에 대한 액정의 응답에 대하여 녹색의 광이 약간 빠져 나오게 된다. 이들은, 본래 순수한 적색 또는 순수한 청색을 표시해야 하는 경우에 녹색의 광이 섞이는 것을 의미하며, 혼색으로서 관측된다.
또한, 예컨대, 도 4에 있어서 적색의 광원의 점등 종료 타이밍과 녹색의 광원의 점등 개시 타이밍이 접근하거나, 녹색의 광원의 점등 종료 타이밍과 청색의 광원의 점등 개시 타이밍이 접근하면, 색 깨어짐(color breakup)(예컨대, 화면 상에서 흰 물체가 이동할 때에 주변이 물들어 보이는 현상)이 발생하기 쉬운 것으로알려져 있고, 상기한 조건 [3] 및 [4]는 이것을 저감하는 데 있어서도 효과적이다.
다음에, 이러한 조건 하에서, 광원을 계속 점등할 수 있는 시간이 어느 정도인지에 대하여 검토한다. 도 7은 1서브프레임 기간 Tsub에서 광원이 점등 지속 가능한 시간을 설명하기 위한 설명도로서, (a)는 N/2행 째의 게이트선에 대한 주사 신호의 출력 타이밍을, (b)는 N/2행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율을, (c)에서 (e)까지는 광원의 점등 휘도를 각각 나타내고 있다. 또, 도 7(c)는 Ml(=M2)의 값이 한없이 M0에 가까워지는 예를 나타내고 있고, (d)는 M1의 값이 M 0/2에 가까워지는 예를 나타내고 있다. 또한, 도 7(e)는 M1의 값이 한없이 0에 가까워지는 예를 나타내고 있다.
도 7(a)에 도시하는 바와 같이, N/2행 째의 게이트선(31)에 대하여는, 서브프레임 기간의 개시 시점에서 Twrite/2의 시간이 경과했을 때에 주사 신호가 출력되고, 이것에 의해 N/2행 째의 화소의 화소 전극(39)에 영상 신호가 기록된다. 마찬가지로 해서, 서브프레임 기간의 종료 시점보다 Twrite/2만큼 전에 N/2행 째의 게이트선(31)에 대하여 주사 신호가 출력되고, 이것에 의해 N/2행 째의 화소의 화소 전극(39)에 이미 기록된 영상 신호를 리셋하기 위한 리셋 신호가 기록된다.
또한, 도 7(b)에 도시하는 바와 같이, N/2행 째의 화소에서의 액정 표시 패널(10)의 투과율은 영상 신호의 기록시부터 액정의 응답 시간 Tlc만큼 걸려 상승하고, 리셋 신호의 기록시부터 마찬가지로 응답 시간 Tlc만큼 걸려 하강한다. 또, 도 7에서는 간단히 하기 위해서 액정 표시 패널의 투과율의 과도적인 응답을 직선적으로 나타내고 있다. 또한, 간단히 하기 위해서 상승 시간과 하강 시간이 동일한 경우를 나타내고 있지만, 이들의 시간이 다르더라도 좋은 것은 말할 필요도 없다.
도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 광원의 점등 시간폭 Tlum(=T2-Tl)은 Tlum= Tsub-Twrite-Tlc로 된다. 한편, 도 7(e)의 경우에는 광원의 점등 시간폭 Tlum은 그것보다도 크고, Tlum=Tsub-Twrite+Tlc로 된다. 광원의 점등 시간폭 Tlum은 도 7(c)의 경우가 최소이며, (e)의 경우가 최대이다. 그리고, 도 7(d)의 경우, 시간폭 Tlum은 Tlum=Tsub-Twrite로 되고, 도 7(c)의 경우와 (e)의 경우의 중간의 값으로 된다.
이와 같이, 시간폭 Tlum이 최소인 경우에도 종래의 표시 장치에 있어서 균일한 표시를 얻기 위한 광원 점등 시간폭 상한값인 Tsub-(2Twrite+Tlc)보다도 커진다. 그 때문에, 종래의 표시 장치와 비교하여 밝은 출력 영상이 얻어진다.
또한, 종래의 표시 장치에서는, 상술한 바와 같이, 휘도 경사 및 색도 경사가 없는 균일한 영상을 얻기 위한 시간폭 Tlc의 상한값은 Tsub-2Twrite였다. 이에 반해, 본 실시예의 경우, 도 7(c)에 도시하는 바와 같이, 균일한 영상을 얻기 위한 시간폭 Tlc의 상한값은 Tsub-Twrite이므로, 종래의 경우보다 여유도가 크다. 따라서, 본 발명의 경우는 저온 상태에 있어서 액정의 응답이 지연되어도 여유를 갖고 균일한 표시를 할 수 있다. 환언하면, 더 저온인 환경 하에서도 휘도 경사 및 색도 경사가 없는 균일한 표시를 실현할 수 있다. 또한, 도 7(d) 및 (e)에 나타낸 바와 같이, 광원을 점등함으로써 더 밝은 영상이 얻어지고, 또한 저온에 대한 여유도도 한층 크게 할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
또, 이상에서는 M1=M2로 되도록 점등의 개시 및 종료 타이밍을 일치시키는 것이 가장 이상적이라는 것을 나타내었지만, 반드시 양자를 완전히 일치시킬 필요는 없다. 이하에서는 이들의 차이가 어느 정도까지이면 허용되는지에 대해서 검토한다.
도 5 및 도 6에 있어서, 표시 영역의 중부에서의 출력 휘도 그 자체의 값은 파형 A1 및 A2로 둘러싸인 영역 중, 시점 T1과 T2 사이의 부분의 면적에 상당한다. 바꿔 말하면, 시간의 함수인 파형 A1 및 A2를 시점 T1에서 T2까지 적분한 값이다. 여기서, 러프한 근사로서 시점 T1과 T2 사이에서 투과율이 항상 M0인 것으로 하면, 이 면적은 M0(T2-Tl)으로 주어진다. 따라서, 상대적인 휘도의 어긋남은 상술한 수학식 4와 함께 고려하여 ｜δS｜/[M0(T2-T1)]=｜(Ml-M2)δT｜/[M0(T2-T1)]로 표시된다. ｜δT｜의 상한은 Twrite/2이므로, 상대적인 휘도의 어긋남의 상한은 이하의 수학식 5로 표시된다.
｜δT｜가 상한값을 취하는 것은 표시 영역의 상단 또는 하단이므로, 수학식 5의 값은 [(1행 째의 화소 또는 N행 째의 화소의 휘도)-(N/2행 째의 화소의 휘도)]/(N/2행 째의 화소의 휘도)의 값을 나타내는 것으로 생각하면 좋다.
그런데, N/2행 째의 화소와 1행 째 또는 N행 째의 화소에서의 휘도비가 어느 정도가 되면 인간의 시각이 휘도 경사로서 인지하는가에 대하여 주관 평가를 섞은 해석을 한 결과가, Y. Kuratomi, et.al. : IDW'00 Proceedings of The SeventhInternational Display Workshops, 3 Dp-2, pp.1135-1138(2000))에 개시되어 있다. 이 문헌의 1138 페이지 좌측 컬럼의 밑에서 11행 째 내지 밑에서 6행 째에, 1행 째 또는 N행 째의 화소의 휘도가 N/2행 째의 화소의 휘도에 대하여 54%라도 관측자의 50%는 그것을 휘도 경사로서 인식하지 않는 것으로 기술되어 있다. 1행 째 또는 N행 째의 화소와 N/2행 째의 화소에서의 휘도비가 54%라는 것은, 바꿔 말하면, 상대적인 휘도비(=｜(1행 째 또는 N행 째의 화소의 휘도)-(N/2행 째의 화소의 휘도)｜/(N/2행 째의 화소의 휘도))가 46%라는 것이므로, 휘도 경사로서 인식하지 않기 위해서는 이하의 수학식 6 또는 더 간단하게 하여 이하의 수학식 7을 만족시키도록 광원의 점등 타이밍을 정하면 좋다.
또, 수학식 7의 좌변[｜Ml-M2｜Twrite]/[M0(T2-T1)]의 값을 0.92보다 작게 하면, 50%보다도 많은 관측자가 휘도 경사를 인지하지 못한다. 따라서, 수학식 7의 좌변의 값을 또 절반인 0.46 이하로 하면 더 바람직한다(수학식 6).
그런데, 상술한 바와 같이, 휘도비(54)%의 휘도 경사가 있더라도 반수의 사람은 그것을 검지하지 못하기 때문에, 인간의 시각은 표시 영역의 휘도 경사에 대한 검지 능력은 그만큼 높지 않다는 것을 알 수 있다. 이에 반해, 색도 경사에 대한 검지 능력은 좀 더 높은 것으로 고려된다. 예컨대, 적색, 청색, 녹색의 3원색이 혼합되어 생기는 단색 영상을 표시하고, 예컨대, 녹색 성분의 휘도에 대해서만 10%의 면내 경사를 부여하면, 색도의 경사로서 인식되는 경우도 있을 수 있다. 따라서, 더 엄밀하게 보면, 수학식 6의 좌변을 0.10 이하로, 즉 수학식 7의 좌변을 0.20 이하로 해 두면, 더 바람직하다.
여기서, 액정의 응답 시간 Tlc와 기록 기간 Twrite의 관계에 대하여 보충해 둔다. 먼저 수학식 1(또는 수학식 2)을 기초로 하여 근사 식인 수학식 4를 도출했을 때, 수학식 1에서의 δT의 2차 항을 무시하였다. 여기서, 휘도 경사 및 색도 경사를 억제하도록 M1=M2로 했을 때, δT의 2차 항을 무시한 경우에는 δS=0이지만, 무시하지 않고 엄밀하게 고려한 경우에는 δS의 수학식 1에 δT의 2차 항만이 남아 있는 것을 알 수 있다. δT의 1차 항과 비교한 경우의 δT의 2차 항의 크기를 나타내는 지표가 수학식 3의 S2/S1이므로, S2/S1가 작을수록 δT의 2차 항이 작아진다. 따라서, 휘도 경사 및 색도 경사가 작아지는 것을 알 수 있다. 수학식 3에는 Twrite/Tlc라는 인자가 포함되어 있기 때문에, Tlc가 Twrite에 비해 크면 클수록 휘도 경사 및 색도 경사의 억제 효과가 현저하게 얻어지게 된다.
여기서, 하나의 목표로서 2차 항의 영향이 1차 항의 영향의 절반 이하가 되는 조건, 즉 수학식 3에 있어서 S2/S1가 1/2 이하가 되는 조건을 구해 본다. 간단히 하기 위해서 M1은 M0의 절반인 것으로 하면, 이 조건은 Twrite/Tlc≤1, 즉 Twrite≤Tlc로 나타낼 수 있다. 따라서, Twrite≤Tlc이면 현저하게 휘도 경사 및 색도 경사의 억제 효과가 얻어진다고 할 수 있다.
또, 상술한 액정 표시 패널의 투과율이 상승을 개시하는 시점이라는 것은 투과율이 그 서브프레임 기간에서의 최대값 M0에 대하여 10%를 넘는 시점이라고 생각하면 좋다. 또한, 액정 표시 패널의 투과율이 상승을 완료하는 시점이라는 것은 투과율이 그 서브프레임 기간에서의 최대값 M0에 대하여 90%를 넘는 시점이라고 생각하면 좋다. 하강에 대해서도 마찬가지이며, 액정의 표시 패널의 투과율이 하강을 개시하는 시점이라는 것은 투과율이 그 서브프레임 기간에서의 최대값 M0에 대하여 90% 이하가 되는 시점이라고 생각하면 좋다. 또한, 액정 표시 패널의 투과율이 하강을 완료하는 시점이라는 것은 투과율이 그 서브프레임 기간에서의 최대값 M0에 대하여 10% 이하가 되는 시점이라고 생각하면 좋다.
또한, 상술한 바와 같이, 액정 표시 패널의 투과율이 상승을 개시하고 나서 완료하기까지의 시간(상승 시간)은 하강을 개시하고 나서 완료하기까지의 시간(하강 시간)보다 커도 좋고 작아도 좋으며, 물론 동일하여도 좋다. 하강 시간과 상승 시간이 다른 경우, 이들의 산술 평균을 취하여 응답 시간(Tlc)으로 하면 좋다.
또한, 본 실시예에서는 광원의 점등 휘도가, 도 8(a)에 도시하는 바와 같이, 직사각형파 형상으로 되는 경우를 상정했지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 완만하게 상승하고, 완만하게 하강하는 경우이면 상관없다. 이 경우, 점등 휘도가 그 서브프레임 기간 동안에서의 최대값의 1/2를 넘는 부분을 광원의 점등 개시 시점, 최대값의 1/2를 지나는 부분을 광원의 점등 종료 시점이라고 간주하면 좋다. 또한, 예컨대, 도 8(c)에 도시하는 바와 같이, 하나의 서브프레임 기간에 복수의 점등 펄스가 있어도 물론 상관없다. 이 경우, 최초의 점등 펄스의 상승을 광원의 점등 개시 시점이라고 간주하고, 최후의 펄스의 하강을 광원의 점등 종료 시점이라고 간주하면 좋다. 또, 도 8(a) 내지 (c)에 있어서는 모두 T1로 나타낸 시점이 광원의 점등 개시 시점, T2로 나타낸 시점이 광원의 점등 종료 시점이다.
(실시예 2)
실시예 2에서는 광원의 점등 타이밍을 온도에 따라 제어하는 표시 장치를 예시한다.
도 9는 실시예 2에 따른 본 발명의 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 표시 장치는 온도 센서(41)를 구비하고 있고, 이 온도 센서(41)는 제어 회로(36)에 접속되어 있다. 이 온도 센서(41)는 액정의 온도를 검출하기 위해서, 액정 표시 패널(10)에 마련되어 있다. 그러나, 적어도 액정의 온도를 검출할 수 있는 위치에 마련되어 있으면 좋다. 또한, 이 온도 센서(41)는 초전 효과(pyroelectric effect)를 이용하는 초전 센서, 열전 효과(thermoelectric effect)를 이용하는 열전 쌍 등으로 구성된다. 이들 이외에도, 예컨대, 온도에 의해 저항 등의 전기적 특성이 변화되는 것을 이용하는 반도체, 절연체 또는 금속 등으로 구성되어 있어도 좋고, 복사 스펙트럼을 검출하는 적외선 센서 등으로 구성되어 있어도 좋은 것은 물론이다.
또, 본 발명의 표시 장치의 그 밖의 구성에 대해서는 실시예 1의 경우와 마찬가지이므로, 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
다음에, 본 실시예의 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다.
본 실시예의 표시 장치도 실시예 1의 경우와 마찬가지로 액정 표시 패널(10)의 표시 영역의 상부에서 하부를 향하여 순차적으로 영상 신호가 기록된다. 그리고, 이에 따라 그 표시 영역에서의 투과율이 변화된다.
이러한 표시 동작에 있어서, 본 실시예의 표시 장치가 구비하는 백 라이트 제어 회로(37)는 이하와 같은 타이밍에서 광원이 점등을 행하도록 백 라이트(20)를 제어한다. 도 10은 1서브프레임 기간에서의 광원의 점등 타이밍을 설명하기 위한 설명도로서, (a)는 N/2행 째의 게이트선에 대한 주사 신호의 출력 타이밍을, (b)는 N/2행 째의 화소에서의 액정 표시 패널의 투과율을, (c)부터 (e)까지는 광원의 점등 휘도를 각각 나타내고 있다.
도 10(b)에서는 온도 센서(41)가 측정한 온도가 Θ1, Θ2 및 Θ3(Θ1 < Θ2 < Θ3으로 함)인 경우의 액정 표시 패널(10)의 투과율의 변화를 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, 일반적으로 액정은 온도가 저하함과 동시에 응답이 지연되므로, 온도 Θ3의 경우가 응답 시간(상승 시간 및 하강 시간)이 가장 짧고, 온도 Θ2, Θ1의 순서대로 응답 시간이 길어진다. 그래서, 온도 Θ1의 경우에는 도 10(c)의 타이밍에서, 온도 Θ2의 경우에는 도 10(d)의 타이밍에서, 그리고 온도 Θ3의 경우에는 도 10(e)의 타이밍에서 광원의 점등의 개시 및 종료를 행한다. 이와 같이, 온도 센서(41)가 측정한 온도에 따라 광원의 점등 개시 및 종료 타이밍을 어긋나게 제어하면, 어떠한 온도라도 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 균일 표시(휘도 경사나 색도 경사가 없는 표시)의 조건(M1=M2)을 만족할 수 있어, 양호한 표시를 실현할 수 있게 된다.
또, 반드시 엄밀하게 M1=M2이 아니어도, 각각의 온도에 있어서 상술한 수학식 7의 조건만 만족시키고 있으면 충분히 균일한 표시를 얻을 수 있다. 예컨대, 수학식 7의 조건만 만족시키고 있으면, 광원의 점등 개시 타이밍 및 점등 종료 타이밍 중 어느 한쪽만을 온도에 따라 변화시키는 것도 가능하다.
또한, 실시예 1은 온도 센서(41)를 갖고 있지 않지만, 이 경우에도 온도 변화에 대응할 수 없어 전혀 실용적이지 않다는 것은 아니며, 어느 정도의 온도 변화의 범위 내이면 수학식 7의 조건을 만족시켜, 균일한 표시는 가능하다. 그리고 본 실시예와 마찬가지로 온도 센서(41)를 갖는 구성으로 함으로써, 그 사용 가능한 온도의 범위가 현저히 커진다고 하는 효과가 얻어진다.
또한, 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 백 라이트 제어 회로(37)가 전자적인 제어를 행하고 있지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 백 라이트(20)를 제어하는 제어부가 온도에 의해서 전기 저항이 변화하는 물질을 마련하고, 그 저항 R과 임의의 용량 C로 구성되는 RC 시정수를 변경함으로써 도 10에 나타낸 바와 같은 광원의 점등 제어를 행하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 온도의 저하와 함께 저항이 커지는 물질을 이용하면 좋다.
또한, 본 실시예에서는 온도의 저하와 함께 광원의 점등 개시 및 종료 타이밍을 지연시키도록 하고 있지만, 광원의 점등 개시 타이밍 및 점등 종료 타이밍은 특별히 변화시키지 않고, 제어 회로(36)가 게이트 드라이버(34) 및 소스 드라이버(35)에 대하여 제어 신호를 출력하는 타이밍 쪽을 온도의 저하와 함께 빠르게 하도록 하여도 마찬가지의 효과가 얻어지는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 여기서는 온도에 따라 광원의 점등 개시 또는 점등 종료 타이밍을 변경하는 것으로 했지만, 반드시 온도에 따를 필요는 없다. 예컨대, 습도나 주변의 밝기, 기압, 날씨, 지자기(地磁氣), 그 밖에 여러 가지의 조건에 따라 변경하는 것도 물론 고려된다.
(실시예 3)
실시예 3에서는 광원의 점등·개시 타이밍을 사용자가 설정할 수 있는 표시 장치를 예시한다.
도 11은 실시예 3에 따른 본 발명의 표시 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 표시 장치의 제어 회로(36)는 소정의 기억 영역을 갖고 있는 ROM(43)을 구비하고 있다. 이 ROM(43)은 광원의 점등의 개시·종료 타이밍을 나타내는 정보(이하, 타이밍 정보라고 함)를 복수 기억하고 있다.
또한, 본 실시예의 표시 장치는 광원의 점등 타이밍에 따른 각종 모드를 설정하기 위해서 이용되는 모드 설정부(42)를 구비하고 있고, 이 모드 설정부(42)는 제어 회로(36)에 접속되어 있다. 이 모드 설정부(42)는, 예컨대, 딥 스위치(dip switch), 토글 스위치(toggle switch), 또는 다이얼(dial) 등으로 구성되는 모드 전환 스위치이지만, 소프트웨어에 의해 모드를 전환하는 구성이라도 좋다.
또, 본 실시예의 표시 장치의 그 밖의 구성에 관해서는 실시예 1의 경우와 마찬가지이므로, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
이상과 같이 구성된 본 실시예의 표시 장치를 사용하는 사용자는 원하는 점등 타이밍에 따른 모드를 상술한 모드 설정부(42)를 이용하여 입력한다. 여기서, 모드 설정부(42)에 의해 입력할 수 있는 모드로는, 예컨대 「한냉지 모드」, 「표준 모드」 등이 고려된다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 일반적으로 온도의 저하에 따라 액정의 응답이 지연되기 때문에, 「표준 모드」에 비해 「한냉지 모드」는 광원의 점등의 개시·종료를 지연시키는 설정으로 한다. 또, 이와 같이 온도에 따른 모드로 하는 것은 아니고, 예컨대 습도, 주변의 밝기, 기압, 날씨, 지자기, 그밖에 여러 가지의 조건에 따른 모드를 마련하도록 하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이 하여, 모드의 입력을 접수한 모드 설정부(42)는 접수한 모드를 나타내는 신호를 제어 회로(36)에 대하여 출력한다. 모드 설정부(42)로부터 출력된 신호를 받은 제어 회로(36)는 그 받은 신호에 따라서 ROM(43)에 기억되어 있는 복수의 타이밍 정보 중에서 하나의 타이밍 정보를 선택한다. 그리고, 그 선택한 타이밍 정보에 나타나 있는 점등 타이밍을 실현하기 위해서, 백 라이트 제어 회로(37)에 대하여 제어 신호를 출력한다. 그 결과, 사용자가 설정한 모드에 따라서 광원이 점등을 개시·종료하게 된다.
또, 본 실시예에서는 미리 준비된 복수의 모드 중에서 하나의 모드를 선택하는 구성이지만, 연속적인 임의의 수치 범위 중에서 원하는 조건을 선택할 수 있는 구성이어도 좋다. 또한, 예컨대, ROM(43)을 EEPROM 등의 리라이트 가능한 메모리로 함으로써, 사용자의 조작에 의해서 적절히 타이밍 정보를 변경, 추가, 소거할 수 있는 구성이라도 좋다. 이러한 구성으로 한 경우, 사용자 자신이 원하는 모드를 작성할 수 있게 된다.
(실시예 4)
실시예 1 내지 실시예 3의 표시 장치는 필드 순차 컬러 방식의 액정 표시 장치였다. 이에 반해, 실시예 4에서는 단색의 광원을 점멸시킴으로써 표시를 행하는 소위 블링킹 백 라이트 방식의 표시 장치를 예시한다.
본 실시예의 표시 장치가 구비하는 액정 표시 패널은 필드 순차 컬러 방식의 경우와 달리, 적색, 녹색, 청색의 각색의 컬리 필터를 갖고 있다. 또한, 본 실시예의 표시 장치가 구비하는 백 라이트는 백색광을 발생하는 광원을 갖고 있다.
여기서, 광원으로는 실시예 1의 경우와 마찬가지로 LED라도 좋지만, 그 이외에도, 예컨대, 형광등, 냉음극등, 또는 백열등 등이라도 좋은 것은 물론이다. 또한, 필드 순차 방식과 같이 다른 분광 스펙트럼을 갖는 광을 발생하는 광원을 이용하고, 또 이들을 시분할적으로 순차 점등시키는 것이 아니라 동시에 점등 또는 소등시킴으로써 마치 단색의 광원인 것처럼 동작시키는 것도 가능하다. 또한, 광원이 발생하는 광이 백색이 아니어도 좋고, 예컨대, 적색, 청색, 녹색, 노란색 등이어도 좋다.
이상과 같이 구성된 표시 장치에서는 이 백색광을 1프레임 기간 내의 임의의 기간만큼 점등시키고, 그 이외의 기간에서는 소등시키도록 백 라이트를 제어한다. 이와 같이 1프레임 기간 내에서 광원을 점멸시키면, 광원을 연속적으로 점등하는 경우에 비해 동화상에 대한 흐려짐이 적어진다는 효과가 얻어진다(예컨대, 구리타야스시로우 외, 신학기보 TECHNICAL REPORT OF IEICE., EID2000-47, pp.13-18(2000-09)의 「4. 간헐 표시에 의한 LCD의 화질 개선의 시도」를 참조).
또, 본 실시예의 표시 장치의 그 밖의 구성에 관해서는 실시예 1의 경우와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
다음에, 본 실시예의 표시 장치의 동작에 대하여 설명한다.
도 12는 실시예 4에 따른 본 발명의 표시 장치의 표시 동작의 일례를 나타내는 타이밍도로서, (a)는 액정 표시 패널이 갖는 게이트선에 대하여 주사 신호를 출력하는 타이밍을, (b)는 액정 표시 패널이 갖는 각 행의 화소에서의 투과율의 변화를, (c)는 광원의 점등 휘도의 변화를 각각 나타내고 있다. 또, 1프레임 기간은 기록 기간 Ta, 유지 기간 Tb 및 소거 기간 Tc로 구성된다. 또한, 이 도면에서는 액정 표시 패널이 N행의 화소를 갖고 있고, 또한 이들의 화소에 대응하여 N행의 게이트선을 갖고 있는 경우를 예시하고 있다.
도 12(a)에 도시하는 바와 같이, 기록 기간 Ta에 있어서 1행 째의 게이트선으로부터 N행 째의 게이트선에 대하여 순차적으로 주사 신호를 출력한다. 그리고, 이 주사 신호의 출력 타이밍에 따라서 1행 째의 화소로부터 N행 째의 화소에 영상신호가 순차적으로 기록된다. 다음의 유지 기간 Tb에서는 주사 신호의 출력이 행해지지 않고, 기록 기간 Ta에서 기록된 영상 신호가 각 화소에 유지된다.
또한, 소거 기간 Tc에서는 기록 기간 Ta와 마찬가지로 하여 1행 째의 게이트선으로부터 N행 째의 게이트선에 대하여 순차적으로 주사 신호를 출력하고, 기록 기간 Ta에서 기록된 영상 신호를 리셋하기 위한 리셋 신호가 1행 째의 화소로부터N행 째의 화소에 순차적으로 기록된다. 또, 도 12에서는 도 4의 경우와 마찬가지로 액정 표시 패널의 투과율을 0으로 리셋하는 예를 나타내고 있다.
또한, 도 12(c)에 도시하는 바와 같이, 백 라이트의 광원이 N/2행 째의 화소에서의 투과율의 상승 과정에서 점등을 개시하고, 그 투과율의 하강 과정에서 점등을 종료하도록 백 라이트를 제어한다. 이것에 의해, 실시예 1의 경우와 마찬가지로 하여, 표시 영역 내에서의 휘도 경사 및 색도 경사를 억제할 수 있다. 즉, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 광원은 상기 투과율의 상승이 완료하기 전에 점등을 개시하고, 마찬가지로 투과율의 하강이 개시한 후에 점등을 종료한다.
여기서, 실시예 1에서 설명한 부차적인 조건, 즉
[3] 1행 째의 화소에 있어서 액정 표시 패널의 투과율이 상승을 개시한 후에 광원이 점등을 개시하는 것
[4] N행 째의 화소에 있어서 액정 표시 패널의 투과율이 하강을 완료하기 전에 상기 광원이 점등을 종료하는 것
과 같은 두 가지 조건을 만족시키는 것이 바람직한 것은, 실시예 1의 필드 순차 컬러 방식의 경우와 마찬가지이다. 단, 필드 순차 컬러 방식의 경우는 혼색을 억제하는 것이 주목적이었지만, 본 실시예의 경우는 임의의 프레임으로 표시해야 할 영상이 다음의 프레임에 남아 버리는 것에 의한 잔상이나 동화상 흐려짐을 방지하는 것이 주목적이 된다.
또한, 휘도 경사가 관측자에 의해서 인식되지 않기 위한 바람직한 조건이 수학식 7에 의해 주어지는 것도 실시예 1의 경우와 마찬가지이다.
또한, Twrite≤Tlc일 때에 특히 현저한 휘도 경사의 억제 효과가 얻어지는 것에 대해서도 실시예 1의 경우와 마찬가지이다.
또한, 광원이 도 8(b) 또는 (c)와 같이 발광해도 좋은 것도 실시예 1의 경우와 마찬가지이다.
또, 본 실시예의 표시 장치가 실시예 2의 경우와 같이 온도 센서를 구비하고, 그 온도 센서의 측정 결과에 따라 광원의 점등 타이밍을 전환하는 구성이라도 좋다. 이것에 의해, 사용 환경의 온도에 따라 적절한 타이밍에서 광원의 점등을 행할 수 있게 된다.
또한, 실시예 3의 경우와 마찬가지로, 그 타이밍을 사용자가 설정할 수 있는 구성이라도 좋다. 이것에 의해, 사용자가 원하는 타이밍에서 광원의 전도를 행할 수 있게 된다.
(그 밖의 실시예)
상술한 각 실시예에 따른 본 발명의 표시 장치는 퍼스널 컴퓨터용 모니터, 텔레비전 수상기, 마이크로 디스플레이, 헤드 탑재 디스플레이, 프로젝터 등 각종 장치의 표시 장치로서 이용할 수 있다.
특히, 본 발명의 경우, 저온 하에서도 양호한 표시를 행할 수 있기 때문에, 그와 같은 환경에서 이용되는 일이 많은, 휴대형 전화기 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 휴대형 단말 장치의 표시 장치로서 이용되는 것이 적합하다.
도 13은 본 발명의 표시 장치를 구비한 장치의 외관을 나타내는 도면으로서,(a)는 휴대형 전화기를, (b)는 휴대형 단말 장치를 각각 나타내고 있다. 여기서, (16)은 이들 장치의 표시부를 나타내고 있다. 그리고, 이 표시부(16)는 상술한 각 실시예에 따른 본 발명의 표시 장치로 구성되어 있다.
여기서, 이들의 휴대형 전화기 및 휴대형 단말 장치는 이 표시부(16)에 대하여 영상 신호를 출력한다. 이 영상 신호의 입력을 받아, 표시부(16)는 상술한 각 실시예에 따른 본 발명의 표시 장치와 마찬가지로 동작한다. 그 결과, 표시 영역의 면내에서 휘도 및 색도의 균일성을 유지할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명의 표시 장치 및 그 표시 장치를 구비한 휴대형 전화기 및 휴대형 단말 장치에서는 휘도 경사 및 색도 경사를 억제하여 양호한 영상 표시를 행할 수 있다.
또, 본 발명의 필드 순차 컬러 방식의 표시 장치에서는, 상술한 바와 같이, 적 녹 청의 순서대로 서브프레임 기간을 마련하고 있지만, 이 순서에 한정되는 것은 아니며, 적 청 녹, 녹 청 적 등, 어떤 순서라도 좋다. 또한, 적 녹 청 녹과 같이 하나의 색에 대해서 복수의 서브프레임 기간을 마련하도록 해도 물론 상관없다.
또한, 복수의 광원이 점등하는 서브프레임 기간이 있어도 상관없다. 예컨대, 적 녹 청의 3색의 광원이 있고, 이들이 동시에 발광하여 백 표시가 행해지는 서브프레임 기간이 있어도 상관없다. 실제로, 색 깨어짐 방지 등의 목적으로 이러한 구동을 행하는 예가 있다(예컨대, 일본 특허 공개 평성 제8-101672호, 또는 미국 특허 5,828,362 등에 상세하게 기술되어 있음).
또한, 본 발명에서는 상술한 조건 [1] 및 [2]에 나타내는 바와 같이, N/2행째의 화소에서의 투과율에 근거하여 광원의 점등 타이밍을 결정하고 있지만, 엄밀히 N/2행 째의 화소가 아니어도 좋고, N/2행 째의 근방의 행의 화소라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 조건 [3]에서의 「1행 째의 화소」를 「1행 째의 근방의 행의 화소」로 하고, 상술한 조건 [4]에서의「N행 째의 화소」를 「N행 째의 근방의 행의 화소」로 해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 필드 순차 컬러 방식의 표시 장치에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 임의의 서브프레임 기간에 있어서 N행 째의 화소에 리셋 신호가 기록된 직후에, 다음의 서브프레임 기간에 있어서 1행 째의 화소에 영상 신호가 기록되고 있지만, 반드시 이럴 필요는 없다. 예컨대, 상기 N행 째의 화소에 리셋 신호가 기록되고 나서 소정 시간 경과한 후에 상기 1행 째의 화소에 영상 신호를 기록하도록 해도 좋다. 또한, 상기 N행 째의 화소에 리셋 신호가 기록되기 전에 상기 1행 째의 화소에 영상 신호를 기록하도록 해도 좋다(이 경우, 임의의 서브프레임 기간의 소거 기간 Tc과 다음의 서브프레임 기간의 기록 기간 Ta이 중첩되게 된다).
또한, 본 발명에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 게이트 드라이버(34)가 1행 째의 게이트선(31)으로부터 N행 째의 게이트선(31)으로 순차적으로 주사 신호를 출력하고 있지만, 반대로 N행 째의 게이트선(31)으로부터 1행 째의 게이트선(31)으로 순차적으로 주사 신호를 출력하는 구성이라도 좋다. 또한, 액정 표시 패널에 따라서는, 게이트선과 소스선이 본 실시예의 경우와는 반대로 배열되고, N열의 게이트선을 갖는 경우가 있을 수 있지만, 그 경우에도 어느 한쪽의 게이트선으로부터순서대로 주사 신호를 출력해도 좋다. 또한, 소위 비월 주사를 실행하는 경우도 있을 수 있지만, 이 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 반드시 액티브 매트릭스형의 표시 장치에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 일본 특허 공개 평성 제11-38386호 공보의 도 7과 같이 CMOS형의 회로 구성에 의해 주사를 행하는 구성이라도 좋다. 또는, 단순 매트릭스형이나 MIM(메탈 인슐레이터 메탈) 방식이라도 좋다.
또한, 액정 표시 패널은 투과형이라도 좋고, 반사형이라도 좋다. 반사형의 경우는 투과율을 반사율로 재판독하면, 상술한 실시예를 전부 적용할 수 있다.
또한, 계조의 표시 방식은 영상 신호의 전압 레벨로 계조를 제어하는 아날로그 방식이라도 좋고, 예컨대, 상기 일본 특허 공개 평성 제11-38386호 공보에 있는 바와 같은 디지털 방식이라도 좋다.
또한, 액정의 모드는 OCB에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, TN(twisted nematic) 액정, STN(super twisted nematic) 액정, 호모지니어스 배향 액정 등을 포함하는 ECB(전계 제어 복굴절)형 액정, 밴드 액정, IPS(면내 스위칭) 액정, GH(guest·host) 액정, 고분자 분산형 액정, 디스코텍 액정, ASV 액정, MVA(multidomain VA) 액정 및 그 밖의 여러 가지 모드의 액정을 이용할 수 있다. 또한, 강유전성 액정 또는 반 강유전성 액정과 마찬가지로 자발 분극을 갖는 액정을 이용해도 좋지만, 이들의 액정은 일반적으로 충격에 약하여, 휴대형 단말 장치 등에는 적합하지 않다.
확실히 강유전성 액정이나 반 강유전성 액정 등은 일반적으로 응답이 빠르고, 응답 시간 Tlc는 100μsec 이하인 경우가 많다. 그러나, 상술한 바와 같이, 본 발명은 응답 시간 Tlc가 기록 기간 Twrite에 비해 큰 경우에 휘도 경사 및 색도 경사의 억제 효과가 특히 현저하게 얻어지는 것이다. 따라서, 이들의 액정은 응답이 지나치게 빨라 반대로 원하는 효과를 얻는 것이 곤란하다고 고려된다.
한편, 액정의 응답은 지나치게 느려도 바람직하지 않다(단, 종래의 표시 장치의 경우에 비하면, 양호한 표시를 행할 수 있는 것임에는 틀림없음). 이것은 경우에 따라서는 균일한 영상을 얻기 위한 응답 시간 Tlc의 상한값이 존재하는 것에 기인한다. TN 액정 및 STN 액정 등은 그만큼 응답이 빠르지 않기 때문에, 본 발명의 효과를 유효하게 얻을 수 없는 경우도 있을 수 있다.
그러한 의미로, 강유전성 액정 등과 같이 극단적으로 빠르지 않지만, TN 액정 등과 비교하면, 비교적 빠른 액정인 OCB 액정을 이용하면 본 발명의 효과가 가장 현저히 얻어지기 때문에 바람직하다.
또, 광변조 매질은 반드시 액정에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, BSO(비스마스 실리콘 옥사이드) 등의 전기 광학 결정을 광변조 매질로서 이용해도 좋다. 아무튼, 전기적인 신호에 의해 그 광학적 특성(예컨대, 투과율, 반사율, 회절 효율, 광흡수율, 투과광 또는 반사광의 분광 스펙트럼, 편향각, 편광도 등)이 변화하는 광변조 매질이면 무엇이든지 좋다. 단, 액정이 가장 저렴하며, 생산성도 우수하여, 이것을 사용하는 것이 바람직하다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 표시 장치에 의하면, 제조 비용을 상승시키지 않고 휘도 및 색도의 면내에서의 균일성을 향상시키고 또한 충분한 밝기를 확보할 수 있다.
또한, 저온 하에서도 상기 휘도 경사 및 색도 경사를 억제하면서 충분한 밝기를 확보할 수 있는 등, 본 발명은 우수한 효과를 나타낸다.

Claims (15)

  1. 대향하는 한 쌍의 기판 사이에 광변조 매질을 유지하여 이루어지고, 영상을 표시하기 위한 복수의 화소를 갖는 광변조 소자와,
    광원을 갖는 조명 장치와,
    화소 그룹마다 영상 신호의 기록 및 소거를 순차적으로 반복하는 것에 의해 상기 광변조 매질을 구동하여 상기 광변조 소자에서의 상기 광원으로부터 출사된 광의 투과율을 변화시키는 구동부와,
    영상 신호를 기록하는 기록 기간의 대략 중간일 때, 영상 신호가 기록되고 있는 화소 그룹에 포함되는 화소에서의 투과율의 상승 과정에서 상기 광원이 점등을 개시하고, 상기 화소에서의 투과율의 하강 과정에서 상기 광원이 점등을 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 조명 장치 제어부를 구비하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 장치 제어부는, 상기 기록 기간의 대략 개시 시에 영상 신호가 기록되고 있는 화소 그룹에 포함되는 화소에서의 투과율의 상승 과정에서 상기 광원의 점등을 개시하고, 상기 기록 기간의 대략 종료 시에 영상 신호가 기록되고 있는 화소 그룹에 포함되는 화소에서의 투과율의 하강 과정에서 상기 광원의 점등을 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    광원이 점등을 개시하는 시점을 T1로 하고, 시점 T1에서 영상 신호가 기록되고 있는 표시 영역에서의 투과율을 M1로 하고, 상기 광원이 점등을 종료하는 시점을 T2로 하고, 시점 T2에서 영상 신호가 기록되고 있는 표시 영역에서의 투과율을 M2로 하고, 상기 광원이 점등하고 있는 동안의 상기 광변조 소자의 표시 영역에서의 투과율의 최대값을 M0으로 하고, 상기 기록 기간을 Twrite로 한 경우, 상기 조명 장치 제어부는 하기식
    를 만족시키도록 상기 조명 장치를 제어하는 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 액정의 응답 시간을 Tlc로 했을 때, 상기 조명 장치 제어부는 Tlc≥Twrite를 만족시키도록 상기 조명 장치를 제어하는 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판 중 한쪽은, 서로 교차하도록 배열된 복수의 게이트선 및 복수의 소스선과, 상기 복수의 게이트선과 복수의 소스선의 교점에 대응하여 각각마련된 화소 전극과, 상기 화소 전극 각각에 대응하여 마련되어, 상기 게이트선을 거쳐서 공급되는 주사 신호에 따라 상기 화소 전극과 상기 소스선 사이의 도통/비도통을 전환하는 복수의 스위칭 소자를 갖는 어레이 기판이며,
    상기 한 쌍의 기판 중 다른쪽은, 상기 어레이 기판에 대향하는 대향 전극을 갖는 대향 기판인 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광변조 소자 근방의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 구비하고,
    상기 조명 장치 제어부는 상기 온도 센서에 의한 측정 결과에 근거하여 상기 광원이 점등을 개시 또는 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원의 점등 타이밍의 설정의 입력을 접수하는 접수부를 더 구비하고,
    상기 조명 장치 제어부는 상기 접수부에 의해서 입력이 접수된 설정에 근거하여 상기 광원이 점등을 개시 또는 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광변조 매질은 액정인 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 액정은 OCB 모드의 액정인 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 발광 다이오드인 표시 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 EL 발광 소자인 표시 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 장치는 서로 다른 분광 스펙트럼의 광을 각각 발생하는 광원을 갖고 있고,
    상기 영상 신호의 1프레임 기간이 복수의 서브프레임 기간으로 이루어지고,
    상기 조명 장치 제어부는 각 서브프레임 기간마다, 상기 기록 기간의 대략 중간일 때, 영상 신호가 기록되고 있는 화소 그룹에 포함되는 화소에서의 투과율의 상승 과정에서 특정한 분광 스펙트럼의 광을 발생하는 광원이 점등을 개시하고, 상기 화소에서의 투과율의 하강 과정에서 상기 광원이 점등을 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 표시 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 기판 중 한쪽이 적색, 청색, 녹색의 각 색의 컬러 필터를 갖고 있고,
    상기 조명 장치 제어부는 상기 영상 신호의 1프레임 기간마다, 상기 기록 기간의 대략 중간일 때, 영상 신호가 기록되고 있는 화소 그룹에 포함되는 화소에서의 투과율의 상승 과정에서 상기 광원이 점등을 개시하고, 상기 화소에서의 투과율의 하강 과정에서 상기 광원이 점등을 종료하도록 상기 조명 장치를 제어하는 표시 장치.
  14. 제 1 항의 표시 장치를 구비하고, 상기 표시 장치에 대하여 상기 영상 신호를 출력하도록 구성되어 있는 휴대형 전화기.
  15. 제 1 항의 표시 장치를 구비하고, 상기 표시 장치에 대하여 상기 영상 신호를 출력하도록 구성되어 있는 휴대형 단말 장치.
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