JPH11119189A - 液晶表示装置の表示制御方法及び液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置の表示制御方法及び液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のカラー液晶ディスプレイにおいては、
STNでは製造コストは比較的低廉ではあるもののクロス
トークが発生し易く、応答速度が比較的低速であり、こ
のため動画表示に不適当である等の問題があり、またTF
T-TNでは高輝度のバックライトを必要とするが故に消費
電力が多い、視野角が狭い、カラーバランスが取り難い
等の問題があった。 【解決手段】 複数の液晶画素及び各画素に対応して設
けられた複数のスイッチング素子を有する液晶パネル
と、その背面に配置されて赤, 緑, 青色光を表面へ導く
バックライト22と、各画素に表示すべき画素データPDを
記憶する画像メモリ30と、各画素データPDの逆画素デー
タ#PD を生成する逆データ生成回路36と、赤, 緑, 青色
光を時分割発光するそれぞれの期間中に、液晶パネル21
の個々の画素に対して画素データPDを書込む第１の走査
と逆画素データ#PD を書込む第２の走査とをこの順で行
なう制御信号発生回路31及びデータドライバ32を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置とその
表示制御方法に関し、より詳細には、三原色のバックラ
イトを時分割発光させてフルカラー表示を行なうカラー
光源型の液晶表示装置とその表示制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のいわゆるオフィスオートメーショ
ンの進展に伴って、ワードプロセッサ，パーソナルコン
ピュータ等に代表されるOA機器が広く使用されるように
なっている。更にこのようなオフィスでのOA機器の普及
は、オフィスでも屋外でも使用可能な携帯型のOA機器の
需要を発生しており、それらの小型・軽量化が要望され
るようになっている。そのような目的を達成するための
手段の一つとして液晶表示装置が広く使用されている。
特に、液晶表示装置は単に小型・軽量化のみならず、バ
ッテリ駆動される携帯型のOA機器の低消費電力化のため
には必要不可欠な技術である。
【０００３】ところで、液晶表示装置は大別すると反射
型と透過型とに分類される。反射型は液晶パネルの表面
から入射した光線を液晶パネルの底面で反射させてその
反射光で画像を視認させる構成であり、透過型は液晶パ
ネルの底面に備えられた光源(バックライト) からの透
過光で画像を視認させる構成である。反射型は環境条件
によって反射光量が一定しないため視認性に劣るが安価
であることから、電卓，時計等の単一色（たとえば白／
黒表示等）の表示装置として広く普及しているが、マル
チカラーまたはフルカラー表示を行なうパーソナルコン
ピュータ等の表示装置としては不向きである。このた
め、マルチカラーまたはフルカラー表示を行なうパーソ
ナルコンピュータ等の表示装置としては一般的には透過
型が使用される。
【０００４】一方、現在のカラー液晶表示装置は、使用
される液晶物質の面からはSTN(Super Twisted Nematic)
タイプとTFT-TN(Thin Film Transistor-Twisted Nemati
c)タイプとに一般的に分類される。 STNタイプは製造コ
ストは比較的安価であるが、クロストークが発生し易
く、また応答速度が比較的遅いため、動画の表示には適
さないという問題がある。一方、TFT-TNタイプは、 STN
タイプに比して表示品質は高品質であるが、液晶パネル
の透過率が現状では４％程度しかないため高輝度のバッ
クライトが必要になる。このため、TFT-TNタイプではバ
ックライトによる消費電力が大きくなってバッテリ電源
の携帯型に使用するには問題がある。また、TFT-TNタイ
プには、応答速度、特に中間調の応答速度が遅い、視野
角が狭い、カラーバランスの調整が難しい等の問題もあ
る。
【０００５】更に、従来の透過型液晶表示装置は、白色
光のバックライトを使用し、三原色のカラーフィルタで
白色光を選択的に透過させることによりマルチカラーま
たはフルカラー表示を行なうように構成されたカラーフ
ィルタ型が一般的であった。しかしこのようなカラーフ
ィルタ型では、隣接する３色のカラーフィルタの範囲を
一単位として表示画素を構成するため、実質的には解像
度が1/3 に低下することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
液晶ディスプレイ、特にカラー液晶ディスプレイにおい
ては、 STNでは製造コストは比較的低廉ではあるもの
の、クロストークが発生し易く、応答速度が比較的低速
であり、このため動画表示に不適当である等の問題があ
り、またTFT-TNでは高輝度のバックライトを必要とする
が故に消費電力が多い、応答速度、特に中間調における
応答速度が遅い、視野角が狭い、カラーバランスが取り
難い等の問題がある。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、特に応答速度、視野角特性に優れ、カラー
バランスが可変であるカラー液晶ディスプレイの提供を
目的とする。
【０００８】また本発明は、時分割カラー液晶ディスプ
レイが有する、バックライトの発光時間の内のほぼ半分
が利用されておらず、効率・消費電力の面で無駄が多い
といった問題を解決することをも目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】以上のような観点から、
本発明の液晶表示装置及びその表示制御方法では、数10
0 〜数μｓオーダーの応答が可能な強誘電性液晶等を用
いた液晶パネルと赤，緑，青が時分割で発光可能なバッ
クライトとを組み合せ、液晶のスイッチングとバックラ
イトの発光とを同期させてカラー表示を行なうが、その
際に赤, 緑，青の各色が発光するサブフレーム期間中に
おいて強誘電性液晶パネルに対する画素データの書込み
走査を二度行なう。但し、一度目の書込み走査において
は画像が表示されるように走査を行ない、二度目の書込
み走査においては画像の表示状態が消去されるように走
査を行なう。
【００１０】また、一度目の書込み走査と二度目の書込
み走査では、液晶パネルの各画素に強度は同じで逆極性
の電界が印加されるように制御を行なう。
【００１１】更に、二度目の書込み走査においては、液
晶パネルの各画素に電圧が印加された際に、ほぼ全ての
強誘電性液晶分子の分子長軸方向 (光学軸) と、偏光軸
を直交させてパネルを挾むように設置されている二枚の
偏光板のいずれか一方の偏光軸とが一致するように液晶
パネルが構成されている。または、そのような状態が実
現するように、各画素への印加電圧の極性が最適化され
ている。これにより、各画素が非表示状態である期間の
バックライトからの光の漏洩が少なくなる。
【００１２】更に、本発明の液晶表示装置及び表示制御
方法では、バックライトの発光領域が少なくとも二つ以
上の発光領域に分割されており、液晶パネルへの画素デ
ータの書込み／消去走査と同期して発光、消灯のスイツ
チングが行なわれる。これにより、バックライトが無駄
に発光する期間が減少して消費電力が削減される。
【００１３】また更に、液晶パネルへの画素データの書
込み走査が終了した時点から消去走査が開始されるまで
の期間においてのみバックライトを発光させる。これに
より、バックライトの発光量の全てを表示に寄与させる
ことが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づいて詳述する。
【００１５】図１は本発明に係る液晶表示装置の一構成
例のブロック図、図２はその液晶パネル及びバックライ
トの模式的断面図、図３は液晶パネル及びバックライト
の構成例を示す模式的斜視図、図４はバックライトの光
源である LEDアレイの構成例を示す模式図である。
【００１６】図１において、参照符号21, 22は図２に断
面構造が示されている液晶パネル及びバックライトをそ
れぞれ示している。なお、バックライト22は図２に示さ
れているように、 LEDアレイ７及び導光板＋光拡散板６
で構成されている。
【００１７】液晶パネル21は図２及び図３に示されてい
るように、二枚の偏光フィルム１と５との間の構造とし
て構成されている。具体的には、液晶パネル21は上側か
ら下側に順に、偏光フィルム１，ガラス基板２，共通電
極３，ガラス基板４，偏光フィルム５，導光板＋光拡散
板６の順に積層されており、ガラス基板４の共通電極３
側の面にはマトリクス状に配列された個々の表示画素に
対応したピクセル電極40が形成されている。これら共通
電極３及びピクセル電極40間には後述するデータドライ
バ32及びスキャンドライバ33等よりなる液晶駆動制御手
段50が接続されている。なお、個々のピクセル電極40は
TFT(Thin Film Transistor) によりオン／オフ制御さ
れ、個々のTFT はデータドライバ32により信号線を、ス
キャンドライバ33により走査線をそれぞれ選択的にオン
／オフすることにより駆動される。そして、信号線から
の信号により、個々のピクセルの透過光強度が制御され
る。
【００１８】ガラス基板４上のピクセル電極40の上面に
は配向膜12が、共通電極３の下面にも配向膜11がそれぞ
れ配置され、これらの両配向膜間に液晶物質が充填され
て液晶層13が形成される。なお、参照符号14は液晶層13
の層厚を適宜に保持するためのスペーサである。
【００１９】バックライト22は、液晶パネル21の下層に
位置し、発光領域を構成する導光板＋光拡散板６の一辺
から突出した状態で LEDアレイ７が備えられている。こ
の LEDアレイ７は図４にその模式図が示されているよう
に、導光板＋光拡散板６と対向する面に三原色、即ち赤
(R),緑(G),青(B) の各色を発光する LEDが順次的且つ反
復して配列されている。導光板＋光拡散板６はこの LED
アレイ７の各 LEDから発光される光を自身の表面全体に
導光すると共に上面へ拡散することにより、発光領域と
して機能する。
【００２０】図１において、画像メモリ30には液晶パネ
ル21により表示されるべき表示データDDが外部のたとえ
ばパーソナルコンピュータ等から与えられる。画像メモ
リ30はこの表示データDDを一旦画像メモリに記憶した
後、各画素単位のデータ（以下、画素データPDと言う)
を制御信号発生回路31が発生する同期信号SYN に同期し
て出力する。この画像メモリ30から出力された画素デー
タPDはそのままセレクタ37に入力されると共に、逆デー
タ生成回路36にも与えられる。
【００２１】逆データ生成回路36は画像メモリ30から出
力された画素データPDの逆データを生成する回路であ
り、その出力信号は逆画素データ#PD としてセレクタ37
に与えられる。従って、セレクタ37には画像メモリ30か
ら出力された画素データPDと逆データ生成回路36から出
力された逆画素データ#PD とが入力され、制御信号発生
回路31から与えられる制御信号CSに従っていずれかをデ
ータドライバ32へ出力する。
【００２２】データドライバ32はピクセル電極40の信号
線のオン／オフをセレクタ37から出力される画素データ
PDまたは逆画素データ#PD に従って制御する。
【００２３】なお、制御信号発生回路31からは同期信号
SYN が出力され、スキャンドライバ33, 基準電圧発生回
路34及びバックライト制御回路及び駆動電源35に与えら
れる。
【００２４】スキャンドライバ33は制御信号発生回路31
から与えられる同期信号SYN に同期してピクセル電極40
の走査線のオン／オフを制御する。また、基準電圧発生
回路34は同期信号SYN に同期して基準電圧VRを発生し、
データドライバ32及びスキャンドライバ33に与える。
【００２５】バックライト制御回路及び駆動電源35は、
制御信号発生回路31から与えられる同期信号SYN に同期
して駆動電圧をバックライト22に与えてバックライト22
の LEDアレイ７を発光させる。
【００２６】このような本発明の液晶表示装置による表
示動作について、以下に説明する。図５は本発明の液晶
表示装置の表示制御方法の第１の実施の形態の原理を説
明するための、バックライト22の各色の LEDの発光タイ
ミングと液晶パネル21の各ラインの走査タイミングとの
関係を示すタイムチャートである。
【００２７】図５(a) に示されているように、バックラ
イト22の LEDをたとえば5.6ms 毎に赤，緑，青の順で順
次発光させ、それと同期して液晶パネル21の各画素をラ
イン単位でスイッチングすることにより表示を行なう。
なお、１秒間に60フレームの表示を行なう場合、１フレ
ームの期間は16.6msになり、この１フレームの期間を更
に 5.6msずつの３サブフレームに分割し、各サブフレー
ムにおいてバックライト22の赤，緑，青の各色の LED
を、たとえば図５(a) に示されている例では第１番目の
サブフレームにおいて赤の LEDを、第二番目のサブフレ
ームにおいて緑のLEDを、第三番目のサブフレームにお
いて青の LEDをそれぞれバックライト制御回路及び駆動
電源35の制御により発光させる。
【００２８】なお、上述のように各サブフレームを 5.6
msとして、１フレームを16.6msとした場合には１秒間に
約60フレームの表示が可能になるので、一般的には人の
目に表示のちらつきは認識されない。しかし、これはあ
くまでも一例であって、たとえばテレビジョン放送のよ
うに、１秒間に30フレームの表示を行なうようにしても
よいことは言うまでもない。
【００２９】一方、図５(b) に示されているように、デ
ータドライバ32及びスキャンドライバ33により、液晶パ
ネル21に対しては赤，緑，青の各色のサブフレーム中に
データの書込み走査を二度行なう。但し、一度目の書込
み走査の開始タイミング（第１ラインへの書込みタイミ
ング）が各サブフレームの開始タイミングと一致するよ
うに、また二度目の書込み走査の終了タイミング（最終
ラインへの書込みタイミング）が各サブフレームの終了
タイミングと一致するようにタイミングを調整する。
【００３０】更に、一度目の書込み走査においては、制
御信号発生回路31は制御信号CSによりセレクタ37に画素
データPDを出力させ、このセレクタ37から出力された画
素データPDに対応した電圧の信号がデータドライバ32か
ら液晶パネル21の各画素に供給されることにより電界が
印加されて透過率が調整され、画素データPDに対応した
画像が表示される。これによって、フルカラー表示が行
なわれる。
【００３１】そして、二度目の書込み走査においては、
制御信号発生回路31は制御信号CSによりセレクタ37に逆
画素データ#PD を出力させ、このセレクタ37から出力さ
れた逆画素データ#PD に対応した電圧の信号がデータド
ライバ32から液晶パネル21の各画素に供給される。これ
により、液晶パネル21の各画素には、一度目の書込み走
査時に各画素に印加された電界と同一強度で逆極性の電
界が印加される。これにより、液晶パネル21の各画素の
表示が消去される。
【００３２】従来の液晶表示装置では、一旦画素データ
PDの書込みを行なった後にはそれの消去を行なう制御は
行なわれず、次の画素データPDを直接上書きするという
制御が行なわれていた。しかし、本発明においては、上
述のような画素データPDを書込んだ後にそれを所定時間
間隔で逆画素データ#PD で消去する制御を行なうことに
より、液晶パネル21の画面の全画素での表示時間、換言
すれば各画素での液晶が表示状態になる時間が同一とな
るため、輝度むらを生じない。
【００３３】また、一度目の書込み走査と二度目の書込
み走査とで、液晶パネル21の各画素に供給される信号の
電圧は、同じ大きさで極性のみが異なるので、液晶への
直流成分の印加が防止される。
【００３４】ところで、強誘電性液晶は極性応答性を有
するため、印加電圧の極性によって入射光を透過するか
遮光するかが決定され、更にその状態を維持するメモリ
性をも有している。このため、上述のような本発明の特
徴たる１サブフレーム間における二度目の走査によって
各画素に電圧が印加された際に、偏光フィルム１，５の
偏光軸と液晶分子長軸方向との関係、または印加電圧の
極性が最適でない場合には、バックライト光を完全には
遮光出来ない状態になって混色が生じるか、または所望
の色を表示できずに画質が低下することになる。
【００３５】このような事情から、本発明では二度目の
書込み走査において液晶パネル21の各画素に電圧を印加
する際に、図６の模式図に示されているように、ほぼ全
ての強誘電性液晶分子の分子長軸方向 (光学軸) と、パ
ネルを挟むように設置され、偏光軸が直交している二枚
の偏光フィルム１，５のいずれか一方の偏光軸とが一致
するように液晶パネル21を構成するか、または各画素へ
の印加電圧の極性を最適化することにより、同様の状態
が維持されるようにして、表示画像の消去が確実に行な
われるようにしている。
【００３６】次に、本発明の液晶表示装置及びその表示
制御方法の具体的な実施例について説明する。
【００３７】まず、図２及び図３に示されている液晶パ
ネル21を以下のようにして作製した。個々のピクセル電
極40をピッチ0.24mm×0.24mmで画素数を1024×768 のマ
トリクス状の対角12.1インチとして TFT基板を作製し
た。このような TFT基板と共通電極３を有するガラス基
板２とを洗浄した後、スピンコータによりポリイミドを
塗布して 200℃で１時間焼成することにより、約 200Å
のポリイミド膜を配向膜11, 12として成膜した。更に、
これらの配向膜11, 12をレーヨン製の布でラビングし、
両者間に平均粒径 1.6μｍのシリカ製のスペーサ14でギ
ャップを保持した状態で重ね合わせて空パネルを作製し
た。この配向膜11, 12間にナフタレン系液晶を主成分と
する強誘電性液晶を封入して液晶層13とした。
【００３８】そして、作製したパネルをクロスニコル状
態の二枚の偏光フィルム (日東電工製:NPF-EG1225DU)
１，５で、液晶層13の強誘電性液晶分子が一方に傾いた
場合に暗状態になるようにして挟んで液晶パネル21とし
た。そして、この液晶パネル21をバックライト22、即ち
導光板＋光拡散板６上に載置した。
【００３９】上述のようにして作製した液晶パネル21を
LEDアレイ７及び導光板＋光拡散板６で構成されるバッ
クライト22上に載置した構成において、図７のタイミン
グチャートに示すように表示制御を行なった。
【００４０】図７(a) に示されているような16.6msの１
フレームの期間を３等分した赤，緑，青の各色のサブフ
レーム期間において、図７(b) に示されているように、
強誘電性液晶パネル21の各画素に対する書込み走査をラ
イン単位で二度行なった。
【００４１】まず、一度目の書込み走査は、各サブフレ
ームの開始タイミングにおいて液晶パネル21の第１ライ
ン（ライン１）への書込み走査の開始タイミングが一致
するようにタイミングを調整しつつ、液晶パネル21の各
画素に対してそれぞれの画素データPDに対応した電圧の
信号をデータドライバ32からライン単位で印加する。こ
の各画素への一度目の電圧の印加は、第１ラインから最
終ラインへかけて順に所定時間ずつずれたタイミングで
行なわれる。
【００４２】これにより、図７(c) に示されているよう
に、液晶パネル21の各画素がライン単位で点灯する。こ
の各画素の点灯は、第１ラインから最終ラインへかけて
順に所定時間ずつずれたタイミングで行なわれる。
【００４３】二度目の書込み走査は、各サブフレームの
終了タイミングにおいて液晶パネル21の最終ラインへの
書込み走査の終了タイミングが一致するようにタイミン
グを調整しつつ、液晶パネル21の各画素に対してそれぞ
れに一度目の書込み走査において印加された信号と同一
の電圧で極性が異なる信号をデータドライバ32からライ
ン単位で印加する。この各画素への二度目の電圧の印加
は一度目の場合と同様に、第１ラインから最終ラインへ
かけて順に所定時間ずつずれたタイミングで行なわれる
が、上述した如く、各サブフレームの終了タイミングに
おいて液晶パネル21の最終ラインへの書込み走査の終了
タイミングが一致するように、具体的には第１ラインへ
の二度目の電圧の印加の開始のタイミングが調整され
る。
【００４４】これにより、図７(c) に示されているよう
に、液晶パネル21の各画素がライン単位で非点灯状態に
なる。この各画素の非点灯状態への移行は、第１ライン
から最終ラインへかけて順に所定時間ずつずれたタイミ
ングで行なわれる。
【００４５】更に、前述の図６に示されているように、
二度目の書込み走査において液晶パネル21の各画素に電
圧が印加された際にほぼ全ての強誘電性液晶分子の分子
長軸方向（光学軸) と、偏光軸が直交している二枚の偏
光フィルム１，５のいずれか一方の偏光軸とが一致する
ように液晶パネル21の構成を最適化した。具体的には、
偏光軸が直交した２枚の偏光フィルム１，５の偏光方向
を最適化した。
【００４６】以上のような構成の液晶パネル21に対して
図１に示されているような装置構成により上述のような
表示制御を行なうことにより、液晶パネル21の表示領域
全域において、輝度ムラが無く、また所望する表示色以
外の表示色による混色も無い高画質な画像表示状態を実
現することができた。なお、白表示の輝度は 192cd/m 2
であり、コントラスト比は35:1であった。
【００４７】なお、上述の実施例では、偏光軸が直交し
た２枚の偏光フィルム１，５の偏光方向を最適化してい
るが、二度目の書込み走査において、液晶パネル21の各
画素に電圧が印加された際にほぼ全ての強誘電性液晶分
子の分子長軸方向 (光学軸)と、偏光軸が直交している
二枚の偏光フィルム１，５のいずれか一方の偏光軸とが
一致するように印加電圧の極性を調整してもよい。
【００４８】なおまた、上述の実施の形態においては、
液晶パネル21に強誘電性液晶を用いているが、強誘電性
液晶以外の液晶物質、たとえば反強誘電性液晶を用いた
液晶ディスプレイにおいても同様の効果が得られること
は言うまでもない。
【００４９】ところで、上述のような時分割カラー液晶
ディスプレイでは、バックライト22、より具体的には L
EDアレイ７の発光量の内の最悪の場合には半分しか利用
されないことになり、消費電力の面で無駄が多い。この
ことは、バッテリ駆動で使用される場合が多い携帯型OA
機器にとっては重大な問題である。そこで、上述のよう
な表示制御方法において更に消費電力を削減可能な第２
の実施の形態について説明する。
【００５０】図８のタイムチャートは上述の第１の実施
の形態におけるバックライト22の発光量と液晶パネル21
による表示状態との関係を示している。図８(a) に示さ
れているように、 5.6msのサブフレームの期間におい
て、一度目の電圧の印加はサブフレームの開始時点と同
時に始まってその後の 2.8msの期間にわたって行なわ
れ、二度目の電圧の印加はサブフレームの開始時点から
2.8ms経過時点から始まってその後の 2.8msの期間にわ
たって、即ちサブフレームの終了時点まで行なわるよう
にしている。
【００５１】このような場合には、図８(b) に示されて
いるように、 5.6msの期間の１サブフレームにおいて各
ライン単位でみた場合に画素が点灯する時間は１サブフ
レームの 1/2でしかない。従って、図８(a) に示されて
いるように、バックライト22が実際の表示に寄与する発
光時間も 1/2であり、残りの 1/2は遮光されて無駄にな
っている。この場合、液晶パネルの走査時間が図８に示
されている 2.8msより短い時間で可能であるならば、バ
ックライト22の利用効率は向上するが、現状のアモルフ
ァスシリコンによる TFTでは、移動度が低く大幅な走査
時間の短縮は望めない。
【００５２】このような問題を解決するために、本発明
の第２の実施の形態においては、バックライト22の発光
領域を少なくとも二つ以上に分割し、液晶パネル21への
データの書込み／消去走査と同期して発光, 消灯のスイ
ツチングを行なうようにしている。
【００５３】まず原理について説明する。図９はバック
ライト22を一例としてその発光領域を４ブロックに均等
分割した例を示す模式図である。この例では、導光板＋
光拡散板６を液晶パネル21のライン方向に沿って遮光フ
ィルムで帯状の均等な発光領域(1) 221 〜発光領域(4)
224 に４分割し、また LEDアレイ７もそれに対応してLE
Dアレイブロック71〜74に４分割している。各 LEDアレ
イブロック71〜74それぞれには少なくとも一つずつ、且
つ同数の赤, 緑, 青の LEDが含まれており、発光領域
(1) 221 は LEDアレイブロック71により、発光領域(2)
222 は LEDアレイブロック72により、発光領域(3) 223
は LEDアレイブロック73により、発光領域(4) 224 は L
EDアレイブロック74によりそれぞれ発光制御される。
【００５４】このようなバックライト22を備えた場合の
本発明の第２の実施の形態の表示制御について、図10の
タイムチャートを参照して説明する。
【００５５】図10に示されているように、液晶パネル21
の走査と同期させてバックライト22を発光, 消灯させ
る。より具体的には、バックライト22の発光領域221 に
対応する液晶パネル21の各ラインが走査されている期間
においては LEDアレイブロック71を発光させ、発光領域
222 に対応する液晶パネル21の各ラインが走査されてい
る期間においては LEDアレイブロック72を発光させ、発
光領域223 に対応する液晶パネル21の各ラインが走査さ
れている期間においては LEDアレイブロック73を発光さ
せ、発光領域224 に対応する液晶パネル21の各ラインが
走査されている期間においては LEDアレイブロック74を
発光させる。
【００５６】従って、たとえば赤, 緑, 青の各サブフレ
ームの期間を5.6ms 、液晶パネル21へのデータ書込み／
消去走査時間を各2.8ms とした場合には、各発光領域22
1 〜224 のサブフレーム内における発光時間は 3.5msで
よいことになり、図８に示されている場合の 5.6msに比
して62.5％に短縮できる。換言すれば、消費電力を約3
7.5％節約することが可能になる。この際、液晶パネル2
1の各画素が表示状態 (データ書込み状態) になる時間
は前述の第１の実施の形態と同様に 2.8msであり、表示
輝度に影響を与えることはない。逆に、本来はバックラ
イト22の光が液晶パネル21の表面へ漏れては困る状態、
即ち液晶パネル21の各画素が非表示状態である期間にお
いて、バックライト22が消灯している期間が長くなる
(前述の実施の形態では、バックライト22が消灯してい
る割合は０％) 。このため、コントラスト比, 表示色純
度の面においてもより改善される。
【００５７】バックライト22の発光領域を分割した場合
の各分割数の分割しない場合に対する発光時間の比率の
関係を下記表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】表１から明かなように、バックライト22の
発光領域の分割数を増加させるに従って、各サブフレー
ム期間内における各発光領域の発光時間は短くなる。こ
こで、発光領域の分割数をＮB とすると、非分割の場合
に対する発光時間の比率Ｒは下記式で表され、発光領域
の分割数ＮB の増加に伴って50％に漸近する。従って、
発光領域の分割数ＮB を大きくすればするほど、最大で
50％までの大幅な消費電力の低下が可能になる。 Ｒ＝0.5 ＋１／（２・ＮB ）
【００６０】なお、上記説明においては、バックライト
22の発光領域の分割数に応じて発光時間を均等に分割
し、発光／消灯のタイミングはオーバーラップしていな
いが、必要に応じてオーバーラップさせてもよいことは
いうまでもない。
【００６１】次に、上述のような本発明の第２の実施の
形態の具体的な実施例について説明するが、ここで使用
した液晶パネル21は前述の実施の形態において使用した
液晶パネル21と同一であり、図11のタイムチャートに示
されているような表示制御を行なった。
【００６２】図11(a) に示されているように、バックラ
イト22の各発光領域221, 222…においてまず最初に赤の
発光が１サブフレームの期間に所定時間ずつずれて順次
的に行なわれる。そして、図11(b) に示されているよう
に、バックライト22の発光領域221 が発光している間に
その領域に対応する液晶パネル21のラインに対して画素
データの書込み／消去走査、具体的には画素データPDの
書込み／逆画素データ#PD の書込み走査を行なう。即
ち、バックライト22の各発光領域221, 222…の発光制御
と液晶パネル21の各ラインに対するデータの書込み／消
去走査とを同期して制御する。この結果、図11(c) に示
されているように、液晶パネル21の各画素の点灯及び非
点灯状態で実現されて表示が行なわれる。
【００６３】以下、緑のサブフレーム及び青のサブフレ
ームの期間それぞれにおいても同様に表示制御が行なわ
れて１フレームが終了する。このような１フレームの制
御が反復されることにより、1 秒間に60フレームの表示
が可能である。
【００６４】このような実施例では、色純度に優れ、明
瞭なフルカラー表示を実現することができた。時分割カ
ラー表示において、赤, 緑, 青の各サブフレームの時間
は 5.6ms、液晶パネル21のデータ書込み／消去査時間は
各2.8 msとし、バックライト22の発光領域を４ブロック
に分割した場合には各発光領域221, 222, 223, 224の発
光時間をそれぞれ約3.5ms に短縮できた。この際、バッ
クライト22単体の発光輝度は 631cd/m2 であり、液晶パ
ネル21と組み合せて白表示を行なった場合の輝度は 190
cd/m2 であり、コントラスト比は43:1であった。バック
ライト22の発光量の利用効率は約30％であった。なお、
バックライト22の消費電力を調べたところ、l9Ｗであっ
た。
【００６５】他の実施例として、上述同様の液晶パネル
21を使用し、バックライト22を均等に10分割した発光領
域221, 222…とし、更に赤, 緑, 青の各サブフレームの
時間を 5.6ms、液晶パネル21へのデータ書込み／消去走
査時間を各2.8ms として実際の表示制御を行なった。
【００６６】この場合、バックライト22の発光領域を10
個の発光領域221, 222…に分割したことにより、各発光
領域221, 222…の発光時間を約3.1ms に短縮できた。こ
の際、バックライト22単体での発光輝度は 560cd/m2 で
あり、液晶パネル21と組み合せて白表示を行なった場合
の輝度は 194cd/m2 であり、コントラスト比は51:1であ
った。バックライト22の発光量の利用効率は約35％と高
くなった。なお、バックライト22の消費電力を調べたと
ころ、16Ｗと上述の実施例に比しても更に低くなった。
【００６７】このように、本実施例ではバックライト22
の発光領域の分割数を増加させたことにより、上述の実
施例と同等の白レベルを得つつ、コントラスト比が向上
し、且つ消費電力が低下した。
【００６８】ここで、上述の二つの実施例に対する比較
例として、それらと同一の液晶パネル21を使用し、バッ
クライト22を非分割として表示制御を行なった。
【００６９】この例では、バックライト22の発光を液晶
パネル21のデータ書込み／消去走査に同期して制御して
時分割でカラー表示を行なったところ、色純度に優れ、
明瞭なカラー表示を得ることができたが、赤，緑，青の
各サブフレームの時間（発光時間) を5.6ms 、液晶パネ
ル21のデータ書込み／消去走査時間を各2.8 msとした場
合、バックライト22単体の発光輝度は1009cd/m2 であ
り、液晶パネル21と組み合せて白表示を行なった場合の
輝度は 192cd/m2 であり、コントラスト比は35:1であっ
た。なお、バックライト22の発光量の利用効率は約19％
と低く、バックライト22の消費電力も31Ｗと、前述のバ
ックライト22の発光領域を分割した場合のいずれの実施
例に比しても大きかった。
【００７０】このように、バックライト22の発光領域を
非分割で発光制御を行なった場合には、前述の二つの実
施例に比して、白レベルは同等であるが、コントラスト
比が低く、消費電力も大きくなる。
【００７１】なお、上述の各実施例及び比較例において
は、液晶パネル21に強誘電性液晶を用いたが、強誘電性
液晶以外のたとえば反強誘電性液晶を用いた液晶ディス
プレイにおいても同様の効果が得られることは言うまで
もない。
【００７２】上述のように、バックライト22の発光領域
を均等に分割して順次的に発光させ、それぞれに対応す
る液晶パネル21の各ラインに対してデータの書込み／消
去走査を同期させた場合には、前述した如く、バックラ
イト22の発光時間の利用効率はバックライト22の発光領
域の分割数を増加させてゆくと 100％に漸近するが、10
0％にはならない。そこで、バックライト22の発光時間
を 100％利用する、換言すれば表示に寄与する時間のみ
をバックライト22が発光するような制御を行なえば、バ
ッテリ駆動される携帯型のOA機器にとっては非常に有益
である。
【００７３】図12はそのような本発明の第３の実施の形
態の表示制御のタイムチャートである。なおこの第３の
実施の形態においては、バックライト22の発光領域は第
１の実施の形態と同様に一つである。
【００７４】ここでは、図12(b) に示されているよう
に、液晶パネル21の各画素に対しては前述の各実施の形
態と同様に、１フレーム期間中の赤，緑，青の各サブフ
レームにおいてライン単位でデータ書込みのための走査
と、その際に印加された電圧と同一で逆極性の電圧を印
加するデータ消去の走査とを行なうが、図12(a) に示さ
れているように、各サブフレームにおいて液晶パネル21
の最終ラインへのデータの書込みが終了した時点におい
て発光が開始され、また各サブフレームにおいて液晶パ
ネル21の第１ラインのデータの消去が開始される時点以
前において発光が停止される。換言すれば、バックライ
ト22は各サブフレームにおいて、液晶パネル21の全ての
画素が表示状態になっている期間においてのみ発光する
ように制御される。これにより、バックライト22の発光
時間の 100％が液晶パネル21による発光表示に寄与する
ことになる。
【００７５】次に、このような第３の実施の形態の具体
的な実施例について説明する。なお、ここで使用した液
晶パネル21は前述の各実施例において使用したそれとほ
ぼ同一である (TFT の走査を上下２分割可能にした以外
は同じ) ので説明は省略し、図13のタイムチャートに示
されているような表示制御を行なった。
【００７６】図13(b) に示されているように、まず赤の
サブフレームにおいて液晶パネル21の各ラインに対して
画素データPDの書込み／逆画素データ#PD の書込み走査
を行なう。そして、図13(a) に示されているように、液
晶パネル21の全ラインに対する画素データPDの書込みが
終了した時点から逆画素データ#PD の書込みが開始され
るまでの期間においてバックライト22を発光させる。こ
の結果、図13(c) に示されているように、液晶パネル21
の各画素の点灯及び非点灯状態で実現されて表示が行な
われる。
【００７７】以下、緑のサブフレーム及び青のサブフレ
ームの期間それぞれにおいても同様に表示制御が行なわ
れて１フレームが終了する。このような１フレームの制
御が反復されることにより、1 秒間に60フレームの表示
が可能である。
【００７８】このような実施例では、色純度に優れ、明
瞭なフルカラー表示を実現することができた。時分割カ
ラー表示において、赤, 緑, 青の各サブフレームの時間
は 5.6ms、液晶パネル21のデータ書込み／消去査時間は
各1.4 msとした。この際、バックライト22単体の発光輝
度は 510cd/m2 であり、液晶パネル21と組み合せて白表
示を行なった場合の輝度は 201cd/m2 であり、コントラ
スト比は83:1であった。バックライト22の発光時間の利
用効率が 100％であることは言うまでもない。バックラ
イトの発光量の利用効率は約40％と偏光フィルムによる
損失を考慮すると十分に高い値である。なお、バックラ
イト22の消費電力を調べたところ、 14/Ｗであった。
【００７９】このように、第３の実施の形態において
は、前述の各実施形態に比して若干駆動が複雑になる
が、バックライト22の発光時間の 100％を利用可能であ
る。換言すれば、バックライト22の発光量はその全てが
液晶パネル21による発光表示に寄与するため、バッテリ
駆動される場合に非常に有利である。
【００８０】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明の強誘電
性液晶を用いた時分割カラー液晶表示装置によれば、表
示領域全域において、輝度ムラや所望する表示色以外の
表示色による混色がない等、高画質な表示が可能なディ
スプレイ装置が得られる。
【００８１】また、本発明によれば、表示品質を低下さ
せることなく、バックライトの利用効率を向上でき、低
消費電力で、明るく、表示画質に優れたディスプレイが
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の一全体例のブロック図
である。
【図２】本発明の液晶表示装置に使用される液晶パネル
及びバックライトの模式的断面図である。
【図３】本発明の液晶表示装置の全体の構成例を示す模
式図である。
【図４】LEDアレイの構成例を示す模式図である。
【図５】本発明の液晶表示装置の表示制御方法の第１の
実施の形態の原理を説明するためのタイムチャートであ
る。
【図６】本発明の液晶表示装置の液晶分子の分子長軸方
向 (光学軸) と二枚の偏光フィルムの偏光軸の方向との
関係を示す模式図である。
【図７】本発明の液晶表示装置の表示制御方法の第１の
実施の形態を説明するためのタイムチャートである。
【図８】本発明の液晶表示装置の表示制御方法の第１の
実施の形態のバックライトの発光量と液晶パネルによる
表示状態との関係を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の液晶表示装置のバックライトの発光領
域の分割の状態を示す模式図である。
【図１０】本発明の液晶表示装置の表示制御方法の第２
の実施の形態の原理を説明するためのタイムチャートで
ある。
【図１１】本発明の液晶表示装置の表示制御方法の第２
の実施の形態を説明するためのタイムチャートである。
【図１２】本発明の液晶表示装置の表示制御方法の第３
の実施の形態の原理を説明するためのタイムチャートで
ある。
【図１３】本発明の液晶表示装置の表示制御方法の第３
の実施の形態を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１，５ 偏光フィルム ６ 導光板＋光拡散板 ７ LEDアレイ 13 液晶層 21 液晶パネル 22 バックライト 30 画像メモリ 31 制御信号発生回路 32 データドライバ 33 スキャンドライバ 35 バックライト制御回路及び駆動電源 36 逆データ生成回路 37 セレクタ 40 ピクセル電極 41 TFT
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白戸 博紀 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 牧野 哲也 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 清田 芳則 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 それぞれの偏光軸が直交する方向に配置
    された二枚の偏光板と、該偏光板に挟まれた液晶パネル
    と、光源と前記液晶パネルの背面に配置されて前記光源
    が発光する赤，緑，青色光を前記液晶パネルへ導く発光
    領域とを有するバックライトとを備えた液晶表示装置の
    前記液晶パネルの個々の画素に対応したスイッチング素
    子を各画素の赤, 緑, 青のデータに対応して各表示周期
    の期間にオン／オフ駆動すると共に、前記スイッチング
    素子のオン／オフ駆動に同期して各表示周期の期間に前
    記バックライトの赤, 緑, 青色光を時分割発光する液晶
    表示装置の表示制御方法において、 前記バックライトが赤, 緑, 青色光を時分割発光するそ
    れぞれの期間中に、前記液晶パネルの個々の画素に対し
    て表示を行なうための第１の走査と、表示を消去するた
    めの第２の走査とをこの順で行なうことを特徴とする液
    晶表示装置の表示制御方法。
  2. 【請求項２】 前記第１の走査の終了タイミングと各色
    光の発光開始タイミングとを整合させ、第２の走査の開
    始タイミングと色発光の発光終了タイミングとを整合さ
    せることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の表
    示制御方法。
  3. 【請求項３】 前記第１の走査と前記第２の走査とによ
    り前記液晶パネルの各画素には、大きさが同じで方向が
    逆の電界が印加されるように制御することを特徴とする
    請求項１に記載の液晶表示装置の表示制御方法。
  4. 【請求項４】 前記第２の走査において前記液晶パネル
    の各画素に電界が印加された場合に、液晶分子の分子長
    軸方向が、前記二枚の偏光板のいずれか一方の偏光軸と
    実質的に一致させることを特徴とする請求項１に記載の
    液晶表示装置の表示制御方法。
  5. 【請求項５】 前記第２の走査において前記液晶パネル
    の各画素に電界が印加された場合に、液晶分子の分子長
    軸方向が、前記二枚の偏光板のいずれか一方の偏光軸と
    実質的に一致するように印加電界の極性を制御すること
    を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の表示制御
    方法。
  6. 【請求項６】 前記バックライトの発光領域が少なくと
    も二つ以上に分割されており、前記光源を前記バックラ
    イトの分割された各発光領域に対応して分割駆動するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の表示制
    御方法。
  7. 【請求項７】 前記バックライトの分割された各発光領
    域が前記液晶パネルの対応する部分の各画素の走査と同
    期して発光状態または非発光状態になるように、前記バ
    ックライトの分割された各発光領域に対応する光源を制
    御することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置
    の表示制御方法。
  8. 【請求項８】 前記バックライトの分割された各発光領
    域が前記液晶パネルの対応する部分の各画素が表示状態
    である間においてのみ発光状態になるように、前記バッ
    クライトの分割された各発光領域に対応する光源を制御
    することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置の
    表示制御方法。
  9. 【請求項９】 それぞれの偏光軸が直交する方向に配置
    された二枚の偏光板と、 該偏光板に挟まれており、複数の液晶画素及び各画素に
    対応して設けられた複数のスイッチング素子を備えてな
    る液晶パネルと、 光源と、前記液晶パネルの背面に配置されて前記光源が
    発光する赤, 緑, 青色光を前記液晶パネルへ導く発光領
    域とを有するバックライトと、 画像を表示する１フレームの期間中に前記バックライト
    を赤，緑，青色光が１つずつ順に出力されるように制御
    するバックライト制御手段と、 前記バックライトが赤, 緑, 青色光を時分割発光するそ
    れぞれの期間中に、前記液晶パネルの個々の画素に対し
    て表示を行なうための第１の走査と表示を消去するため
    の第２の走査とをこの順で駆動制御する液晶駆動制御手
    段と、 を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記液晶駆動制御手段は、 表示すべき画像の前記液晶パネルの各画素に対応する画
    素データを記憶する記憶手段と、 該記憶手段に記憶されている各画素データの逆データを
    生成する逆データ生成手段と、 前記バックライトが赤，緑，青色光を時分割発光するそ
    れぞれの期間中に、前記液晶パネルの個々の画素に対し
    て第１の走査と第２の走査とをこの順で行なう液晶駆動
    手段と、 前記記憶手段に記憶されている画素データを前記第１の
    走査に際して前記液晶駆動手段に供給し、前記逆データ
    生成手段により生成された逆データを前記第２の走査に
    際して前記液晶駆動手段に供給する制御手段とを含むこ
    とを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 前記液晶駆動手段は、前記第１の走査
    と前記第２の走査とにより前記液晶パネルの各画素に
    は、大きさが同じで方向が逆の電界が印加されるように
    制御すべくなしてあることを特徴とする請求項９に記載
    の液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】 前記第２の走査において前記液晶パネ
    ルの各画素に電界が印加された場合に、液晶分子の分子
    長軸方向が、前記二枚の偏光板のいずれか一方の偏光軸
    と実質的に一致するように、前記二枚の偏光板が配置さ
    れてなることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記液晶駆動手段は、前記第２の走査
    において前記液晶パネルの各画素に電界が印加された場
    合に、液晶分子の分子長軸方向が、前記二枚の偏光板の
    いずれか一方の偏光軸と実質的に一致するように印加電
    界の極性を制御すべくなしてあることを特徴とする請求
    項９に記載の液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】 前記バックライトの発光領域が少なく
    とも二つ以上に分割されており、前記光源が前記バック
    ライトの分割された各発光領域に対応して分割されてい
    ることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
  15. 【請求項１５】 前記バックライトの分割された各発光
    領域が前記液晶パネルの対応する部分の各画素の走査と
    同期して発光状態または非発光状態になるように、前記
    バックライトの分割された各発光領域に対応する光源を
    制御するバックライトの発光制御手段を備えたことを特
    徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】 前記バックライトの分割された各発光
    領域が前記液晶パネルの対応する部分の各画素が表示状
    態である間においてのみ発光状態になるように、前記バ
    ックライトの分割された各発光領域に対応する光源を制
    御するバックライトの発光制御手段を備えたことを特徴
    とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
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