JP2004126470A - 表示装置及び表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示画質の劣化を招くことなく、低消費電力化を図れるフィールド・シーケンシャル方式の表示装置を提供する。
【解決手段】階調数検出回路２３にて、表示用の画素データにおける各色（赤，緑，青）の階調数を検出し、サブフレームに対応するそれぞれの色における全ての画素データの検出した階調数が略０である場合に、点灯／非点灯制御部２４からバックライト制御回路３５へ非点灯信号を送って、各色において全ての画素データの階調数が略０であるサブフレーム（各色において全ての画素データが”黒”となるサブフレーム）においては、その色に対応するＬＥＤを点灯させない。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スイッチング素子へ入射する各色の光の切替えと表示画像に応じた各色の表示データの光スイッチング素子への入力とを同期させて表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置及び表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のいわゆる情報化社会の進展に伴って、パーソナルコンピュータ，ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）等に代表される電子機器が広く使用されるようになっている。このような電子機器の普及によって、オフィスでも屋外でも使用可能な携帯型の需要が発生しており、それらの小型・軽量化が要望されている。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。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電子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】
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前面から入射した光線を液晶パネルの背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背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くて視認性に劣るため、特に、マルチカラーまたはフルカラー表示を行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、カラーフィルタを用いた透過型のカラー液晶表示装置が使用されている。
【０００４】
カラーフィルタを用いた透過型の液晶表示装置において、消費電力の低減化を図るために、バックライト点灯の必要性がない状態を検出して、その検出結果に基づいてバックライト点灯／消灯を制御することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
カラー液晶表示装置は、現在、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型のものが広く使用されている。このＴＦＴ駆動のＴＮ型液晶表示装置は、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型に比して表示品質は高いが、液晶パネルの光透過率が現状では４％程度しかないので、高い画面輝度を得るためには高輝度のバックライトが必要になる。このため、バックライトによる消費電力が大きくなってしまう。また、カラーフィルタを用いたカラー表示であるため、１画素を３個の副画素で構成しなければならず、高精細化が困難であり、その表示色純度も十分ではない。
【０００６】
このような問題を解決すべく、本発明者等は、印加電界に対する応答速度が高速な強誘電性液晶を用いた液晶素子である強誘電性液晶素子を使用し、同一画素を３原色で時分割発光させることによってカラー表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置を開発している。
【０００７】
このような液晶表示装置は、数百〜数μ秒オーダの高速応答が可能な強誘電性液晶素子を用いた液晶パネルと、赤，緑，青色光が時分割で発光可能なバックライトとを組み合わせ、液晶素子のスイッチングとバックライトの発光とを同期させることによって、カラー表示を実現する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−６２５７１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようなフィールド・シーケンシャル方式の表示装置は、カラーフィルタ方式の表示装置に比べて、副画素を必要としないので、より精細度が高い表示を容易に行うことができると共に、カラーフィルタを使用せずに光源の発光をそのまま表示に利用するため、高い輝度が得られる、表示色純度に優れる、光利用効率が高くて低消費電力であるなどの利点を有する。そして、携帯機器への適用を図るために、このフィールド・シーケンシャル方式の表示装置には更なる低消費電力化が求められている。
【００１０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、表示画質の劣化を招くことなく、低消費電力化を図れるフィールド・シーケンシャル方式の表示装置及び表示方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る表示装置は、光源から光スイッチング素子に入射される複数の色の光の順次的な切換えと表示画像に応じた各色の表示データの前記光スイッチング素子への入力とを同期させて表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置において、前記光スイッチング素子に入射される各色の光に対応する表示データの明るさを表す指標が所定レベル以下であるか否かを検出する手段と、明るさが所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯とする手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第１発明にあっては、各色における表示データの明るさを検出し、検出した明るさを表す指標が所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する光源を点灯させない。具体的には、各色における表示データの階調数を検出し、表示データの階調数が大きくなるに従って表示が明るくなるとした場合、検出した階調数が略０である表示データに対応する色の光を出射する光源を点灯させない。よって、表示画質を劣化させることなく、低消費電力化が可能である。その色における表示データの階調数が略０である場合、その色の光源の点灯／非点灯に関係なく、表示画面はその色にとって”黒”表示となるので、光源を非点灯としても表示画質は変化せず、この結果、表示画質を劣化させることなく無駄な光源の点灯を排除できる。このような表示画質を劣化させずに低消費電力化を図れることは、光源を常時点灯させてカラーフィルタによって表示色を生成するカラーフィルタ方式の表示装置では実現できず、フィールド・シーケンシャル方式の表示装置に特有のものである。
【００１３】
第２発明に係る表示装置は、第１発明において、前記光スイッチング素子に入射される複数の色の光は、赤色光、緑色光及び青色光であることを特徴とする。
【００１４】
第２発明にあっては、光スイッチング素子に入射される複数の色の光が赤色光、緑色光及び青色光であるため、フルカラー表示が可能である。また、赤，緑，青の単色表示の場合には、光源を非点灯にしておく時間が長くなり、消費電力の大幅な低減を図れる。
【００１５】
第３発明に係る表示装置は、第１発明において、前記光スイッチング素子に入射される複数の色の光は、赤色光、緑色光、青色光及び白色光であることを特徴とする。
【００１６】
第３発明にあっては、光スイッチング素子に入射される複数の色の光が赤色光、緑色光、青色光及び白色光であるため、フルカラー表示が可能である。また、赤，緑，青の表示データの階調数ｒ，ｇ，ｂを、３色の共通部分の白の表示データの階調数ｗにより、ｒ′＝ｒ−ｗ，ｇ′＝ｇ−ｗ，ｂ′＝ｂ−ｗ，ｗの４色の表示データの階調数に変換する場合、白の階調数ｗは赤，緑，青の階調数ｒ，ｇ，ｂの中の最低階調数となることが一般的であり、変換後の階調数ｒ′，ｇ′，ｂ′の少なくとも１つは０となる。従って、光源を非点灯とできる確率が増加する。特に、白黒表示の場合には、白のサブフレームのみで点灯され、赤，緑，青のサブフレームでは非点灯となるため、大幅な消費電力の低減が可能となる。なお、赤，緑，青の単色表示の場合に消費電力の大幅な低減を図れる点は、第２発明と同様である。
【００１７】
第４発明に係る表示装置は、第１〜第３発明の何れかにおいて、前記光スイッチング素子に入射される光の照射領域が分割されており、分割された領域の表示データに基づいて、表示データに対応する色の光を出射する前記光源の点灯／消灯を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする。
【００１８】
第４発明にあっては、光スイッチング素子に入射される光の分割された各照射領域毎に、各色における表示データの階調数に応じて光源の点灯／非点灯を制御する。よって、より細かい制御を行えるため、光源を非点灯とする割合が増加して、更なる消費電力の低減化を図れる。
【００１９】
第５発明に係る表示装置は、第１〜第４発明の何れかにおいて、明るさを表す指標が所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯としている場合に、前記光スイッチング素子の駆動制御を停止させる停止手段を更に備えることを特徴とする。
【００２０】
第５発明にあっては、光源を非点灯としている場合に、光スイッチング素子の駆動制御を停止させる。光源を非点灯としている際の表示画面はその色にとって”黒”表示となるので、”黒”表示を行うためには不必要な光スイッチング素子の駆動制御を抑制できて、消費電力の低減化を図れる。
【００２１】
第６発明に係る表示装置は、第１〜第５発明の何れかにおいて、前記光スイッチング素子は、液晶パネルであることを特徴とする。
【００２２】
第６発明にあっては、光スイッチング素子が液晶パネルであって、液晶表示装置における光源での電力消費を抑える。液晶表示装置の場合に、全消費電力に占める光源の消費電力は８，９割程度であるため、光源の電力消費を抑えられる本発明の効果は、液晶表示装置での消費電力の低減化に大いに寄与する。
【００２３】
第７発明に係る表示装置は、第６発明において、前記液晶パネルで使用される液晶材料は、強誘電性液晶材料であることを特徴とする。
【００２４】
第７発明にあっては、液晶材料として強誘電性液晶材料を用いることにより、フィールド・シーケンシャル方式の液晶表示装置に必要な２ｍｓ以下の高速応答を実現して、安定した表示を行う。
【００２５】
第８発明に係る表示方法は、光源から光スイッチング素子に入射される複数の色の光の順次的な切換えと表示画像に応じた各色の表示データの前記光スイッチング素子への入力とを同期させてフィールド・シーケンシャル方式の表示を行う表示方法において、前記光スイッチング素子に入射される各色の光に対応する表示データの明るさを表す指標が所定レベル以下であるか否かを検出し、明るさが所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯とすることを特徴とする。
【００２６】
第８発明にあっては、各色における表示データの明るさを検出し、検出した明るさを表す指標が所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する光源を点灯させないようにしており、表示画質を劣化させることなく無駄な光源の点灯を排除して。低消費電力化を図る。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。なお、以下では、光スイッチング素子が液晶パネルである液晶表示装置を例として説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２８】
（第１実施の形態）
図１は第１実施の形態による液晶表示装置の回路構成を示すブロック図、図２は液晶パネル及びバックライトの模式的断面図、図３は液晶表示装置の全体の構成例を示す模式図、並びに、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図である。
【００２９】
図１において、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夫々示している。バックライト２２は、図２に示されているように、赤，緑，青の各色を発光するＬＥＤアレイ７と導光及び光拡散板６とで構成されている。
【００３０】
図２及び図３で示されているように、液晶パネル２１は上層（表面）側から下層（背面）側に、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をこの順に積層して構成されており、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画素電極（ピクセル電極）４０，４０…が形成されている。
【００３１】
これら共通電極３及び画素電極４０，４０…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等よりなる駆動部５０が接続されている。データドライバ３２は、信号線４２を介してＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４１と接続されており、スキャンドライバ３３は、走査線４３を介してＴＦＴ４１と接続されている。ＴＦＴ４１はデータドライバ３２及びスキャンドライバ３３によりオン／オフ制御される。また個々の画素電極４０，４０…は、ＴＦＴ４１に接続されている。そのため、信号線４２及びＴＦＴ４１を介して与えられるデータドライバ３２からの信号により、個々の画素の透過光強度が制御される。
【００３２】
ガラス基板４上の画素電極４０，４０…の上面には配向膜１２が、共通電極３の下面には配向膜１１が夫々配置され、これらの配向膜１１，１２間に液晶物質が充填されて液晶層１３が形成される。なお、１４は液晶層１３の層厚を保持するためのスペーサである。
【００３３】
バックライト２２は、液晶パネル２１の下層（背面）側に位置し、発光領域を構成する導光及び光拡散板６の端面に臨ませた状態でＬＥＤアレイ７が備えられている。このＬＥＤアレイ７は図４に示されているように、導光及び光拡散板６と対向する面に３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。そして、赤，緑，青の各サブフレームにおいては赤，緑，青のＬＥＤを夫々点灯させ、白のサブフレームにおいては赤，緑，青のＬＥＤを同時に点灯させる。導光及び光拡散板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。
【００３４】
この液晶パネル２１と、赤，緑，青の時分割発光が可能であるバックライト２２とを重ね合わせる。このバックライト２２の点灯タイミング及び発光色は、液晶パネル２１のデータ書込み／消去走査に同期して制御される。
【００３５】
図１において、２３は外部の例えばパーソナルコンピュータから表示用の画素データＰＤを入力し、各色（赤，緑，青）毎にその階調数を検出する階調数検出回路、２４は検出された階調数に基づいて各色（赤，緑，青）に対応するＬＥＤの点灯／非点灯を制御する点灯／非点灯制御部である。点灯／非点灯制御部２４は、階調数検出回路２３で検出された各サブフレームに対応するそれぞれの色（赤，緑，青）の全ての画素データＰＤの階調数が略０である場合に、非点灯信号をバックライト制御回路３５へ出力する。バックライト制御回路３５は、この非点灯信号を入力した場合に、その色に対応するサブフレームでＬＥＤを非点灯とする。なお、本発明例では、画素データの階調数が大きくなるに従って表示が明るくなるとしており、その階調数が略０である場合、その表示は”黒”表示となる。
【００３６】
３１は、パーソナルコンピュータから同期信号ＳＹＮが入力され、表示に必要な各種の制御信号ＣＳを生成する制御信号発生回路である。画像メモリ部３０からは画素データＰＤが、データドライバ３２へ出力される。画素データＰＤ、及び印加電圧の極性を変えるための制御信号ＣＳに基づき、データドライバ３２を介して液晶パネル２１には、極性が異なり大きさが略等しい電圧が、データ書込み走査時とデータ消去走査時とにそれぞれ印加される。
【００３７】
また制御信号発生回路３１からは制御信号ＣＳが、基準電圧発生回路３４，データドライバ３２，スキャンドライバ３３及びバックライト制御回路３５へ夫々出力される。基準電圧発生回路３４は、基準電圧ＶＲ１及びＶＲ２を生成し、生成した基準電圧ＶＲ１をデータドライバ３２へ、基準電圧ＶＲ２をスキャンドライバ３３へ夫々出力する。データドライバ３２は、画像メモリ部３０からの画素データＰＤと制御信号発生回路３１からの制御信号ＣＳとに基づいて、画素電極４０の信号線４２に対して信号を出力する。この信号の出力に同期して、スキャンドライバ３３は、画素電極４０の走査線４３をライン毎に順次的に走査する。またバックライト制御回路３５は、駆動電圧をバックライト２２に与えバックライト２２のＬＥＤアレイ７が有している赤，緑，青の各色のＬＥＤを時分割して夫々発光させる。但し、点灯／非点灯制御部２４から非点灯信号が入力された場合にはその色に対応するＬＥＤを非点灯として発光させない。
【００３８】
次に、本発明に係る液晶表示装置の動作について説明する。パーソナルコンピュータから階調数検出回路２３へ表示用の画素データＰＤが入力され、その赤色，緑色，青色における階調数が検出され、その検出結果が点灯／非点灯制御部２４へ送られ、各サブフレームに対応するそれぞれの色における全ての画素データＰＤの階調数が略０である場合に、非点灯信号が点灯／非点灯制御部２４からバックライト制御回路３５へ出力される。
【００３９】
画像メモリ部３０は、この画素データＰＤを一旦記憶した後、制御信号発生回路３１から出力される制御信号ＣＳを受け付けた際に、この画素データＰＤを出力する。制御信号発生回路３１で発生された制御信号ＣＳは、データドライバ３２と、スキャンドライバ３３と、基準電圧発生回路３４と、バックライト制御回路３５とに与えられる。基準電圧発生回路３４は、制御信号ＣＳを受けた場合に基準電圧ＶＲ１及びＶＲ２を生成し、生成した基準電圧ＶＲ１をデータドライバ３２へ、基準電圧ＶＲ２をスキャンドライバ３３へ夫々出力する。
【００４０】
データドライバ３２は、制御信号ＣＳを受けた場合に、画像メモリ部３０から出力された画素データＰＤに基づいて、画素電極４０の信号線４２に対して信号を出力する。スキャンドライバ３３は、制御信号ＣＳを受けた場合に、画素電極４０の走査線４３をライン毎に順次的に走査する。データドライバ３２からの信号の出力及びスキャンドライバ３３の走査に従ってＴＦＴ４１が駆動し、画素電極４０に電圧が印加され、画素の透過光強度が制御される。
【００４１】
バックライト制御回路３５は、制御信号ＣＳを受けた場合に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が有している赤，緑，青の各色のＬＥＤを時分割して発光させて、経時的に赤色光，緑色光，青色光を順次発光させる。但し、点灯／非点灯制御部２４から非点灯信号が入力された場合には、その色のＬＥＤを点灯させない。
【００４２】
図５は、液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートの一例であり、図５（ａ）はバックライト２２（ＬＥＤ）の赤，緑，青各色の点灯タイミング、図５（ｂ）は液晶パネル２１の各ラインの走査タイミング、図５（ｃ）は液晶パネル２１の発色状態を夫々示す。１フレームを３つのサブフレームに分割し、例えば図５（ａ）に示すように第１番目のサブフレームにおいて赤のＬＥＤを、第２番目のサブフレームにおいて緑のＬＥＤを、第３番目のサブフレームにおいて青のＬＥＤを夫々点灯させる。但し、ある色について非点灯信号が点灯／非点灯制御部２４から入力された場合には、その色に対応するサブフレームにおいてＬＥＤを非点灯として、その色の光を出射させない。
【００４３】
一方、図５（ｂ）に示すとおり、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走査を２度行う。但し、１回目の走査（データ書込み走査）の開始タイミング（第１ラインへのタイミング）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２回目の走査（データ消去走査）の終了タイミング（最終ラインへのタイミング）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。データ書込み走査にあっては、液晶パネル２１の各画素には画素データに応じた電圧が供給され、光透過率の調整が行われる。これによって、フルカラー表示が可能となる。またデータ消去走査にあっては、データ書込み走査時と同じ大きさで逆極性の電圧が液晶パネルの各画素に供給され、液晶パネル２１の各画素の表示が略黒となり、更に液晶への直流成分の印加が防止される。
【００４４】
以下、具体例について説明する。画素電極４０，４０…（画素数６４０×４８０，対角３．２インチ）を有する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、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、ラビング方向が平行となるようにこれらの２枚の基板を重ね合わせ、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。この空パネルの配向膜１１，１２間に、ナフタレン系液晶を主成分とする双安定型の強誘電性液晶材料を封入して液晶層１３とした。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルム１，５で挟んで液晶パネル２１とし、一方の極性の電圧を印加したときの液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態になるようにした。
【００４５】
このようにして作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２とを重ね合わせ、図５に示す駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。
【００４６】
階調数検出回路２３にて、表示データにおける各色（赤，緑，青）の階調数を検出し、サブフレーム内における全ての画素データの検出した階調数が略０である場合に、点灯／非点灯制御部２４からバックライト制御回路３５へ非点灯信号を送って、各色において全ての画素データの階調数が略０であるサブフレーム、言い換えると各色において全ての画素データが”黒”となるサブフレームにおいては、その色に対応するＬＥＤを点灯させない。
【００４７】
このような表示の結果、最大輝度（白輝度）を２００ｃｄ／ｃｍ^２とした場合、自然画等のフルカラー表示及び白黒表示においては１Ｗの消費電力であったが、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においては消費電力が４００ｍＷであった。
【００４８】
本発明例のように赤，緑，青の表示データの階調数を検出することなく、赤，緑，青の各サブフレームにおいて常にＬＥＤを点灯させる従来例の駆動シーケンスに従って表示した場合、自然画等のフルカラー表示及び白黒表示のみならず、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においても、１Ｗの消費電力を要した。
【００４９】
このような本発明例と従来例との表示における画質を比較したところ、両者に差異は感じられなかった。逆に、不必要なときにバックライトを非点灯とした本発明例では、従来例と比べて、黒輝度が低くなる傾向になってコントラスト比が向上すると共に、混色が抑えられて表示色純度も向上した。
【００５０】
（第２実施の形態）
第２実施の形態では、入力される赤，緑，青の３色の画素データを赤，緑，青，白の４色の画素データに変換し、変換した４色の画素データを用いてフルカラー表示を行う。まず、この変換の手法について説明する。
【００５１】
図６（ａ）は各フレームにおける元の赤（ｒ），緑（ｇ），青（ｂ）の階調数を示しており、図６（ｂ）は各フレームにおける変換後の赤（ｒ′），緑（ｇ′），青（ｂ′），白（ｗ）の階調数を示している。各フレームにおいて、赤，緑，青の画素データの階調数を比較して最低階調数を検出する。例えば、図６（ａ）に示す最初のフレームにおいては、緑表示のデータの階調数が最も低い。この場合、赤表示，青表示のサブフレームにおいては、比較前の赤，青の階調数（ｒ，ｂ）から緑の階調数（ｇ）を差し引いた階調数（ｒ′＝ｒ−ｇ，ｂ′＝ｂ−ｇ）に応じた赤表示，青表示を行う。
【００５２】
赤，緑，青の混合色である白表示のサブフレームにおいては、緑の階調数（ｇ）に応じた白表示（ｗ＝ｇ）を行う。なお、緑表示のサブフレームにおいても、比較前の緑の階調数（ｇ）から緑の階調数（ｇ）を差し引いた階調数（ｇ′＝ｇ−ｇ）に応じた緑表示を行うことになるが、その差し引いた階調数（ｇ′）は０となるので、これは一般的に”黒”表示となる。
【００５３】
そして、第２実施の形態では、この”黒”表示となる緑のサブフレームにおいて、緑のＬＥＤを非点灯にする。このような変換処理にあっては、少なくとも１色の変換後の階調数が０となるので、光源を非点灯にできる確率が第１実施の形態よりも大きくなり、消費電力の更なる低減化を図れる。
【００５４】
図７は、第２実施の形態における液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。図７において、図１と同一または同様の部材には同一番号を付している。なお、液晶パネル，バックライトの構成は、第１実施の形態と同様である。白色のサブフレームにおいては、ＬＥＤアレイ７における赤，緑，青のＬＥＤを同時に点灯させる。
【００５５】
図７において、２５は、外部の例えばパーソナルコンピュータから入力される表示用の３色の画素データＰＤを、上述した手法に従って表示用の４色の画素データＰＤ′に変換する画素データ変換回路２５であり、画素データ変換回路２５は、変換した画素データＰＤ′を階調数検出回路２３及び画像メモリ部３０へ出力する。階調数検出回路２３は、各色（赤，緑，青，白）毎にその階調数を検出し、検出結果を点灯／非点灯制御部２４へ送る。点灯／非点灯制御部２４は、階調数検出回路２３で検出された各サブフレームに対応するそれぞれの色（赤，緑，青，白）の全ての変換画素データＰＤ′の階調数が略０である場合に、非点灯信号をバックライト制御回路３５へ出力する。バックライト制御回路３５は、各サブフレームにおいて赤，緑，青，白の各発色光をバックライト２２から出射させるが、この非点灯信号を入力した場合に、その色に対応するサブフレームでＬＥＤを非点灯とする。
【００５６】
なお、制御信号発生回路３１，データドライバ３２，スキャンドライバ３３，基準電圧発生回路３４等の他の部材の構成及び動作は、画素データＰＤが変換画素データＰＤ′に変わるだけであって、第１実施の形態と基本的に同様であるので、その説明は省略する。
【００５７】
図８は、液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートの一例であり、図８（ａ）はバックライト２２（ＬＥＤ）の赤，緑，青，白各色の点灯タイミング、図８（ｂ）は液晶パネル２１の各ラインの走査タイミング、図８（ｃ）は液晶パネル２１の発色状態を夫々示す。１フレームを４つのサブフレームに分割し、例えば図８（ａ）に示すように第１番目のサブフレームにおいて赤を、第２番目のサブフレームにおいて緑を、第３番目のサブフレームにおいて青を、第４番目のサブフレームにおいて白を夫々発光させる。但し、ある色について非点灯信号が点灯／非点灯制御部２４から入力された場合には、その色に対応するサブフレームにおいてＬＥＤを非点灯として、その色を発光させない。
【００５８】
なお、各サブフレームにおける２回のデータ走査の内容（１回目のデータ書込み走査及び２回目のデータ消去走査）と各データ走査のタイミングとは、図５に示した第１実施の形態の場合と同じである。
【００５９】
以下、具体例について説明する。まず、第１実施の形態と全く同様に、空パネルを作製した。この空パネルの配向膜１１，１２間に、高温側から等方相−コレステリック相−カイラルスメクチックＣ相の相転移系列を示す単安定型の強誘電性液晶材料を封入して液晶層１３とし、コレステリック相からカイラルスメクチックＣ相への転移温度±３℃（１００〜９４℃）にて、液晶層１３に直流３Ｖを印加することで配向処理を行った。配向処理は、液晶を等方相（１２０℃）まで一旦昇温させ、その後の冷却速度を−３℃／分に固定し、室温まで冷却することとした。このような配向処理により、一様な液晶配向を得ることができた。作製したパネルをクロスニコル状態の２枚の偏光フィルム１，５で挟んで液晶パネル２１とし、電圧を印加しないときの液晶分子ダイレクタの平均分子軸と一方の偏光フィルムの偏光軸とを略一致させて暗状態になるようにした。
【００６０】
このようにして作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２とを重ね合わせ、図８に示す駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。なお、白のサブフレームにおいては、赤，緑，青のＬＥＤを同時点灯させた。
【００６１】
階調数検出回路２３にて、変換後の表示データにおける各色（赤，緑，青，白）の階調数を検出し、サブフレーム内において検出した全ての変換画素データの階調数が略０である場合に、点灯／非点灯制御部２４からバックライト制御回路３５へ非点灯信号を送って、各色において全ての変換画素データの階調数が略０であるサブフレーム、言い換えると各色において全ての変換画素データが”黒”となるサブフレームにおいては、その色に対応するＬＥＤを点灯させない。
【００６２】
このような表示の結果、最大輝度（白輝度）を２００ｃｄ／ｃｍ^２とした場合、自然画等のフルカラー表示においては１．４４Ｗの消費電力であったが、白黒表示においては消費電力が７４０ｍＷ、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においては消費電力が３２０ｍＷとなり、第１実施の形態よりも低かった。
【００６３】
本発明例のように赤，緑，青，白の表示データの階調数を検出することなく、赤，緑，青，白の各サブフレームにおいて常にＬＥＤを点灯させる従来例の駆動シーケンスに従って表示した場合、自然画等のフルカラー表示及び白黒表示のみならず、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においても、１．４４Ｗの消費電力を要した。
【００６４】
このような本発明例と従来例との表示における画質を比較したところ、両者に差異は感じられず、本発明例での表示画質が従来例に比べて劣化することはなかった。
【００６５】
（第３実施の形態）
第３実施の形態では、液晶パネルに入射される光の照射領域を複数の領域に分割し、分割した各領域毎に、各色の画素データの階調数に応じて各色に対応する光源（ＬＥＤ）の点灯／非点灯を制御する。
【００６６】
バックライト２２の領域を、図９に示すように、９個の小領域２２ａ〜２２ｉに分割することにより、液晶パネル２１への光照射領域を９個の小照射領域に分割する。そして、液晶パネル２１の走査と同期させて各色のＬＥＤの点灯／非点灯を制御することに加えて、各小照射領域毎に、赤，緑，青，白の画素データのの階調数を検出し、それぞれの色において小照射領域内における全ての画素データの階調数が略０である場合に、その小照射領域においてその色に対応するＬＥＤを非点灯とする。
【００６７】
第３実施の形態における液晶表示装置の回路構成は、図７に示す第２実施の形態の場合と同様である。画素データ変換回路２５は、変換した画素データＰＤ′を階調数検出回路２３及び画像メモリ部３０へ出力する。階調数検出回路２３は、液晶パネル２１の９個の小照射領域毎に、変換画素データＰＤ′の各色（赤，緑，青，白）の階調数を検出し、検出結果を点灯／非点灯制御部２４へ送る。点灯／非点灯制御部２４は、階調数検出回路２３で検出された各小照射領域内におけるそれぞれの色（赤，緑，青，白）の全ての変換画素データＰＤ′の階調数が略０である場合に、非点灯信号をバックライト制御回路３５へ出力する。バックライト制御回路３５は、各小照射領域において赤，緑，青，白の各発色光をバックライト２２から出射させるが、この非点灯信号を入力した場合に、その色に対応する各小照射領域でＬＥＤを非点灯とする。
【００６８】
図１０は、液晶表示装置における表示制御を示すタイムチャートであり、図１０（ａ）はバックライト２２（ＬＥＤ）の点灯／非点灯タイミング、図１０（ｂ）は液晶パネルの各ラインの走査タイミングを夫々示す。図１０（ａ）に示すように、１つのサブフレーム内において９個の小照射領域毎にバックライト２２の点灯／非点灯を制御させており、点灯／非点灯制御部２４から、ある色のある小照射領域について非点灯信号が入力された場合には、その色のその小照射領域においてＬＥＤを非点灯として、その色を発光させない。なお、各サブフレームにおける２回のデータ走査の内容（１回目のデータ書込み走査及び２回目のデータ消去走査）と各データ走査のタイミングとは、図５，図８に示した第１，第２実施の形態の場合と同じである。
【００６９】
以下、具体例について説明する。まず、前述した第２実施の形態と全く同様に、液晶パネル２１を作製し、その作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２とを重ね合わせ、図１０に示す駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。なお、白のサブフレームにおいては、赤，緑，青のＬＥＤを同時点灯させた。
【００７０】
階調数検出回路２３にて、変換後の表示データにおける各色（赤，緑，青，白）の階調数を各小照射領域毎に検出し、各小照射領域内において検出した全ての変換画素データの階調数が略０である場合に、点灯／非点灯制御部２４からバックライト制御回路３５へ非点灯信号を送って、各色において全ての変換画素データの階調数が略０である小照射領域、言い換えると各色において全ての変換画素データが”黒”となる小照射領域においては、その色に対応するＬＥＤを点灯させない。
【００７１】
このような表示の結果、最大輝度（白輝度）を２００ｃｄ／ｃｍ^２とした場合、自然画等のフルカラー表示においては、最大でも９６０ｍＷの消費電力であった。特に、パーソナルコンピュータ画面でのフルカラー表示においては、部分的に同じ色が表示されることが多いため、消費電力を有効に低減することができ、フルカラー表示でも、最小で５９０ｍＷの消費電力を実現できた。また、白黒表示においては消費電力が５２０ｍＷ、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においては消費電力が２３０ｍＷとなり、第２実施の形態よりも低かった。
【００７２】
本発明例と同じくバックライトを９個の小領域には分割するが、赤，緑，青，白の表示データの階調数を検出せずに赤，緑，青，白の各サブフレームにおいて常にＬＥＤを点灯させる従来例の駆動シーケンスに従って表示した場合、自然画等のフルカラー表示及び白黒表示のみならず、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においても、９６０ｍＷの消費電力を要した。
【００７３】
このような本発明例と従来例との表示における画質を比較したところ、両者に差異は感じられず、本発明例での表示画質が従来例に比べて劣化することはなかった。
【００７４】
なお、上述した例では、４色（赤，緑，青，白）の画像データを用いる場合について説明したが、第３実施の形態における小照射領域毎の光源（ＬＥＤ）の点灯／非点灯の制御は、第１実施の形態のような３色（赤，緑，青）の画像データを用いる場合においても適用できることは勿論である。
【００７５】
また、上述した第３実施の形態では、分割されたバックライト２２の小領域の発光色（分割された液晶パネル２１の小照射領域の表示色）は同一としたが、分割されたバックライト２２の小領域毎に発光色（分割された液晶パネル２１の小照射領域の表示色）を異ならせても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００７６】
（第４実施の形態）
第４実施の形態では、表示データの階調数が略０であることを検出して、対応する色の光源を（ＬＥＤ）を非点灯としているときに、液晶パネルの駆動制御を行わないようにする。
【００７７】
図１１は第４実施の形態における液晶表示装置の回路構成を示すブロック図である。図１１において、図１と同一または同様の部材には同一番号を付している。なお、液晶パネル，バックライトの構成は、第１実施の形態と同様である。
【００７８】
階調数検出回路２３にて、各サブフレームに対応するそれぞれの色（赤，緑，青）における全ての画素データＰＤの階調数が略０であることが検出された場合、点灯／非点灯制御部２４は、非点灯信号をバックライト制御回路３５だけでなく制御信号発生回路３１へも出力する。バックライト制御回路３５は、この非点灯信号を入力した場合に、その色に対応するサブフレームでＬＥＤを非点灯とする。また、制御信号発生回路３１は、この非点灯信号を入力した場合に、制御信号ＣＳを送出せず、液晶パネル２１の駆動を停止させる。
【００７９】
以下、具体例について説明する。まず、前述した第１実施の形態と全く同様に、液晶パネル２１を作製し、その作製した液晶パネル２１と、赤，緑，青の単色面発光スイッチングが可能なＬＥＤアレイ７を光源としたバックライト２２とを重ね合わせ、図５に示す駆動シーケンスに従って、フィールド・シーケンシャル方式によるカラー表示を行った。
【００８０】
階調数検出回路２３にて、表示データにおける各色（赤，緑，青）の階調数を検出し、各サブフレーム内における全ての画素データの検出した階調数が略０である場合に、点灯／非点灯制御部２４からバックライト制御回路３５及び制御信号発生回路３１へ非点灯信号を送る。そして、各色において全ての画素データの階調数が略０であるサブフレーム、言い換えると各色において全ての画素データが”黒”となるサブフレームにおいては、第１実施の形態と同様にその色に対応するＬＥＤを点灯させず、更に、液晶パネル２１の駆動も行わない。
【００８１】
このような表示の結果、最大輝度（白輝度）を２００ｃｄ／ｃｍ^２とした場合、自然画等のフルカラー表示及び白黒表示においては１Ｗの消費電力であったが、単色カラー表示（赤黒，緑黒，青黒表示）においては消費電力が３４０ｍＷと低かった。
【００８２】
第４実施の形態における表示画質は、従来例の表示画質と遜色がなく、画質の劣化は見られなかった。
【００８３】
なお、上述した例では、３色（赤，緑，青）の画素データを用いる場合について説明したが、第４実施の形態における液晶パネルの駆動停止の手法は、第２，第３実施の形態のような４色（赤，緑，青，白）の画素データを用いる場合においても適用できることは勿論である。また、第３実施の形態で説明した小照射領域毎の光源（ＬＥＤ）の点灯／非点灯の制御と、この第４実施の形態における液晶パネルの駆動停止の手法とを結び付けることも可能である。
【００８４】
なお、光スイッチング素子として液晶パネルを用いる液晶表示装置を例として説明したが、フィールド・シーケンシャル方式にて表示を行うようにした表示装置であれば、他の光スイッチング素子、例えばディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等を用いた他の表示装置であっても、本発明を同様に適用できることは勿論である。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、明るさを表す指標が所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する光源を非点灯とするようにしたので、具体的には、各色における表示データの階調数を検出し、表示データの階調数が大きくなるに従って表示が明るくなるとした場合、検出した階調数が略０である表示データに対応する色の光を出射する光源を非点灯とするようにしたので、無駄な光源の点灯を排除して、表示画質の劣化を招かずに低消費電力化を図ることができる。特に、同一色での表示が多く見られる、モニタ画面での表示、パーソナルコンピュータでの画面表示、特定のキャラクタの表示等において、本発明における低消費電力化の効果は大きくなる。
【００８６】
また、本発明では、光スイッチング素子に入射される光の分割された各照射領域毎に、各色における表示データの階調数に応じて光源の点灯／非点灯を制御するようにしたので、より細かい制御を行えるため、光源を非点灯とする割合が増加して、更なる消費電力の低減化を図ることができる。
【００８７】
更に、本発明では、光源を非点灯としている場合に、光スイッチング素子の駆動制御を停止させるようにしたので、光源を非点灯としている際の表示画面はその色にとって”黒”表示となるため、”黒”表示を行うためには不必要な光スイッチング素子の駆動制御を抑制できて、更なる消費電力の低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置（第１実施の形態）の回路構成を示すブロック図である。
【図２】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】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図である。
【図５】本発明の液晶表示装置（第１，第４実施の形態）における表示制御を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の液晶表示装置（第２，第３実施の形態）における画素データの変換例を示す図である。
【図７】本発明の液晶表示装置（第２，第３実施の形態）の回路構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の液晶表示装置（第２実施の形態）における表示制御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（第３実施の形態）におけるバックライトの分割例を示す図である。
【図１０】本発明の液晶表示装置（第３実施の形態）における表示制御を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の液晶表示装置（第４実施の形態）の回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３　共通電極
７　ＬＥＤアレイ
２１　液晶パネル
２２　バックライト
２３　階調数検出回路
２４　点灯／非点灯制御部
２５　画素データ変換回路
３１　制御信号発生回路
３５　バックライト制御回路

Claims (8)

1. 光源から光スイッチング素子に入射される複数の色の光の順次的な切換えと表示画像に応じた各色の表示データの前記光スイッチング素子への入力とを同期させて表示を行うフィールド・シーケンシャル方式の表示装置において、前記光スイッチング素子に入射される各色の光に対応する表示データの明るさを表す指標が所定レベル以下であるか否かを検出する手段と、明るさが所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯とする手段とを備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記光スイッチング素子に入射される複数の色の光は、赤色光、緑色光及び青色光であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記光スイッチング素子に入射される複数の色の光は、赤色光、緑色光、青色光及び白色光であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
4. 前記光スイッチング素子に入射される光の照射領域が分割されており、分割された領域の表示データに基づいて、表示データに対応する色の光を出射する前記光源の点灯／消灯を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の表示装置。
5. 明るさを表す指標が所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯としている場合に、前記光スイッチング素子の駆動制御を停止させる停止手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の表示装置。
6. 前記光スイッチング素子は、液晶パネルであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の表示装置。
7. 前記液晶パネルで使用される液晶材料は、強誘電性液晶材料であることを特徴とする請求項６記載の表示装置。
8. 光源から光スイッチング素子に入射される複数の色の光の順次的な切換えと表示画像に応じた各色の表示データの前記光スイッチング素子への入力とを同期させてフィールド・シーケンシャル方式の表示を行う表示方法において、前記光スイッチング素子に入射される各色の光に対応する表示データの明るさを表す指標が所定レベル以下であるか否かを検出し、明るさが所定レベル以下である表示データに対応する色の光を出射する前記光源を非点灯とすることを特徴とする表示方法。

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